KR20030089458A - Method for manufacturing a semiconductor device - Google Patents

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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

미세화가 증진된 선폭 영역의 게이트 전극의 형성 공정에 있어서, 복수회의 포토리소그래피 공정이 불필요하며, 패터닝의 마진을 확대할 수 있는 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공한다.In the formation process of the gate electrode of the line width area | region in which refinement | miniaturization was improved, the photolithography process of several times is unnecessary and the manufacturing method of the thin film transistor which can enlarge the margin of patterning is provided.

본 발명의 제조 방법에 의하면, 1회의 포토리소그래피 공정만으로 제 1 층의 마스크 패턴 및 제 2 층의 마스크 패턴을 셀프얼라인(self-align)으로, 또한 상이형으로 치수가 다른 마스크 패턴으로서 형성할 수 있다. 활성층 상에 있어서의 선폭을, 제 1 층의 마스크 패턴에서는 Li, 제 2 층의 마스크 패턴에서는 L'가 되도록 설정하고, 제 2 층의 마스크 패턴을 사용한 이방성 에칭, 제 1 층의 마스크 패턴을 사용한 이방성 에칭을 순차적으로 행하는 것에 의해, 모자 형상의 게이트(hat shape gate)를 셀프얼라인으로 형성할 수 있다. 따라서, 제조 공정에서 사용하는 레티클(raticle)수를 감소하고, TFT의 미세화에 따른 제조 방법의 복잡화의 문제를 해결할 수 있다.According to the manufacturing method of the present invention, the mask pattern of the first layer and the mask pattern of the second layer can be formed by self-alignment and as mask patterns having different dimensions in different shapes with only one photolithography step. Can be. The line width on the active layer is set to be Li in the mask pattern of the first layer and L 'in the mask pattern of the second layer, and anisotropic etching using the mask pattern of the second layer and the mask pattern of the first layer are used. By performing anisotropic etching sequentially, a hat shape gate can be formed in self-alignment. Therefore, the number of reticles used in the manufacturing process can be reduced, and the problem of complexity of the manufacturing method due to the miniaturization of the TFT can be solved.

Description

반도체 장치의 제조 방법{Method for manufacturing a semiconductor device}Method for manufacturing a semiconductor device

본 발명은 박막 트랜지스터(이하, TFT로 약칭)로 구성된 회로를 가지는 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 노광 공정에 있어서의 마스크 형성 방법과, 이 마스크를 사용한 에칭 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a circuit composed of thin film transistors (hereinafter, abbreviated as TFT), and more particularly, to a mask forming method in an exposure step and an etching method using the mask.

최근 TFT를 사용한 액티브 매트릭스형 액정 표시장치가 주목받고 있다. 액티브 매트릭스형 액정 표시장치는 각 화소에 스위칭 소자로서 TFT가 설치되어 있다.Recently, an active matrix liquid crystal display device using TFT has attracted attention. In an active matrix liquid crystal display device, TFTs are provided as switching elements in each pixel.

일반적으로 TFT는 비정질 실리콘 또는 다결정 실리콘으로 채널 형성 영역이 형성되어 있다. 특히 600℃ 이하의 온도(저온 프로세스라고 칭함)에서 제조되는 다결정 실리콘을 사용한 TFT(이하, 다결정 실리콘 TFT로 칭함)는 유리 기판 상에 형성 가능하기 때문에, 반도체 장치의 저가격화, 대면적화가 가능하게 된다. 또한 다결정 실리콘은 이동도가 크기 때문에, 화소부와 드라이버를 유리 기판 상에 일체로 형성한 액정 표시장치의 실현이 가능하게 된다.In general, TFTs are formed of amorphous silicon or polycrystalline silicon to form channel formation regions. In particular, a TFT using polycrystalline silicon (hereinafter referred to as a polycrystalline silicon TFT) manufactured at a temperature of 600 ° C. or lower (hereinafter referred to as a low temperature process) can be formed on a glass substrate, so that the semiconductor device can be lowered in price and large in area. do. In addition, since polycrystalline silicon has high mobility, it becomes possible to realize a liquid crystal display device in which a pixel portion and a driver are integrally formed on a glass substrate.

그러나 다결정 실리콘 TFT는 연속 구동되면, 이동도가 변화하거나, 온(on) 전류(TFT가 온 상태인 경우에 흐르는 전류)가 저하되거나, 또는 오프(off) 전류(TFT가 오프 상태인 경우에 흐르는 전류)가 증가하거나 하는 일이 있다. 이것은 드레인 근방의 고전계에 의해 발생하는 핫 캐리어에 기인하는 열화(劣化)가 원인이 아닌가 생각된다.However, when the polycrystalline silicon TFT is continuously driven, the mobility changes, the on current (current flowing when the TFT is on) decreases, or the off current (flow when the TFT is off). Current) may increase. This may be caused by deterioration due to hot carriers generated by the high electric field near the drain.

드레인 근방의 고전계를 완화하고 핫 캐리어를 억제하기 위해서는, 게이트 선폭의 설계 룰(rule) 1.5㎛ 이하의 MOS 트랜지스터의 경우, LDD(Lightly Doped Drain의 약칭) 구조를 사용하는 것이 유용하다.In order to alleviate high carriers near the drain and suppress hot carriers, it is useful to use an LDD (abbreviation for Lightly Doped Drain) structure for MOS transistors having a gate line width design rule of 1.5 m or less.

예를 들면, NMOS 트랜지스터의 경우, 게이트 측벽인 사이트 월(side wall)을 이용하여 드레인 단부에 저농도 n형 영역(n- 영역)을 마련하는 것으로 LDD 구조를 형성하는 것이 가능하다. 드레인 접합의 불순물 농도에 경사를 가지게 하는 LDD 구조에 의해 드레인 근방의 전계 집중을 완화할 수 있다.For example, in the case of an NMOS transistor, it is possible to form an LDD structure by providing a low concentration n-type region (n- region) at the drain end using a side wall that is a gate sidewall. The concentration of the electric field in the vicinity of the drain can be alleviated by the LDD structure in which the impurity concentration of the drain junction is inclined.

그러나 LDD 구조는 싱글 드레인 구조에 비하여 드레인 내압을 향상시키는 것이 가능하지만, n- 영역의 저항이 크기 때문에 드레인 전류가 감소한다는 단점이 있다. 또한 사이드 월의 바로 아래에 고전계 영역이 존재하며, 거기에서 충돌 전리가 최대가 되어, 핫 일렉트론이 사이드 월에 주입되기 때문에, n- 영역이 공핍화(空乏化)하고 더욱이 저항이 증가하여, TFT가 열화되어 버린다.However, the LDD structure can improve the drain breakdown voltage as compared to the single drain structure, but has a disadvantage in that the drain current decreases because the resistance of the n-region is large. In addition, there is a high field region immediately below the sidewall, where the collision ionization is maximized, and hot electrons are injected into the sidewall, so that the n-region is depleted and further increases the resistance, The TFTs deteriorate.

특히 채널 길이가 축소됨에 따라, 상기의 문제가 현재화(顯在化)된다. 설계 룰 0.5㎛ 이하의 MOS 트랜지스터로, 이 문제를 극복하는데에는 게이트 전극의 단부에 오버랩하여 n- 영역을 형성하는 Gate Overlap LDD 구조가 유용하다.In particular, as the channel length is shortened, the above problem is brought about. As a MOS transistor with a design rule of 0.5 mu m or less, a gate overlap LDD structure that forms an n- region by overlapping the end of the gate electrode is useful to overcome this problem.

그리고, MOS 트랜지스터뿐만 아니라, 다결정 실리콘 TFT에 있어서도, 드레인 근방의 고전계를 완화할 목적으로, Gate Overlap LDD 구조의 채용이 검토되고 있다. Gate Overlap LDD 구조의 다결정 실리콘 TFT는, 다결정 실리콘층에 채널 형성 영역과, 고농도 영역(n+ 영역)인 소스 및 드레인 영역과, 채널 형성 영역과 소스 및 드레인 영역 사이에 마련된, 게이트 전극과 오버랩하는 저농도 영역(n- 영역)이 형성된다.In addition to the MOS transistors, the adoption of the Gate Overlap LDD structure has been considered in order to alleviate the high electric field near the drain in the polycrystalline silicon TFT. The polycrystalline silicon TFT having a gate overlap LDD structure has a low concentration overlapping with the gate electrode provided between the channel forming region, the source and drain regions which are high concentration regions (n + regions), and the channel forming region and the source and drain regions in the polycrystalline silicon layer. A region (n-region) is formed.

이들의 구조를 제조하기 위한 방법으로는, [특허문헌 1] 일본국 공개 특허 공고 2000-349297호 공보와 [특허문헌 2] 일본국 공개 특허 공고 평 07-202210호 공보 등의 보고가 있다.As a method for producing these structures, there are reports such as [Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-349297 and [Patent Document 2] Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-202210.

Gate Overlap LDD 구조를 가지는 TFT의 제조 공정에 있어서, 게이트 전극과 오버랩하는 저농도 영역(n- 영역)을 형성하기 위해서는, 불순물 원소의 첨가 공정을 게이트 전극 형성 전에 행하거나, 게이트 전극을 관통하도록 불순물 원소를 첨가할 필요가 있다.In the manufacturing process of a TFT having a gate overlap LDD structure, in order to form a low concentration region (n-region) overlapping with the gate electrode, an impurity element is added before the gate electrode is formed or the impurity element is formed to penetrate through the gate electrode. It is necessary to add.

전자의 방법의 경우, 불순물 원소 첨가용의 마스크와 게이트 전극 형성용의 마스크를 개별의 노광 공정에서 사용할 필요가 있다. 이 때문에 게이트 전극과 n- 영역을 자기 정합적으로 형성할 수 없고, 마스크 수를 억제할 수 없다.In the former method, it is necessary to use the mask for adding an impurity element and the mask for gate electrode formation in separate exposure processes. For this reason, the gate electrode and the n- region cannot be formed in self-alignment, and the number of masks cannot be suppressed.

한편, 후자의 방법의 경우, 채널 영역에는 불순물이 첨가되지 않도록 한 후에, n- 영역에만 불순물 원소를 첨가할 필요가 있다. 따라서, 게이트 전극 그 자체를 마스크로 하여 채널 영역에의 불순물 첨가를 방지하려고 하는 경우, 채널 영역상에만 게이트 전극을 두껍게 하는 등, 게이트 전극의 형상에 고안을 집중할 필요가 있다.In the latter method, on the other hand, after the impurity is not added to the channel region, it is necessary to add the impurity element only to the n- region. Therefore, when the impurity addition to the channel region is to be prevented by using the gate electrode itself as a mask, it is necessary to concentrate the design on the shape of the gate electrode such as thickening the gate electrode only on the channel region.

그러나, 게이트 전극 형상의 고안에 의해 채널 영역에의 불순물 첨가를 방지하는 경우, 일반적으로는 노광 공정이 복수회 필요하게 된다. 그 때문에, 각 노광 공정에 있어서의 마스크 어긋남에 의해, 게이트 전극의 형상을 정밀하게 제어하는 것이 어렵고, 자기 정합적으로 n- 영역을 형성할 수 없다. 또한, 사용하는 레티클(reticle)수가 증가하고, 제조 공정이 복잡하게 된다.However, when the impurity addition to a channel region is prevented by devising a gate electrode shape, an exposure step is generally required a plurality of times. For this reason, it is difficult to precisely control the shape of the gate electrode due to the mask shift in each exposure step, and it is not possible to form the n- region self-aligned. In addition, the number of reticles used increases and the manufacturing process becomes complicated.

또한, 통상은 레지스트 마스크의 치수가 크게 될수록, 초점 심도나 레지스트막 두께 균일성 등 패터닝에 관한 조건의 제약이 약하기 때문에, 패터닝 공정의 프로세스 마진은 크게 된다. 그러나 종래의 방법에서는, 레지스트 마스크의 치수 형상이 패턴의 설계 치수와 같은 정도이므로, 미세화를 진행할수록 패터닝 공정의 프로세스 마진이 감소하고, TFT를 제조하는 것이 어렵게 된다.In general, the larger the dimension of the resist mask, the weaker the constraints on the patterning conditions such as the depth of focus and the uniformity of the resist film thickness, so the process margin of the patterning process is increased. However, in the conventional method, since the dimensional shape of the resist mask is about the same as the design dimension of the pattern, the process margin of the patterning process decreases as the miniaturization proceeds, and it becomes difficult to manufacture the TFT.

예를 들면, 특허문헌 1에서는, 2층 구조의 게이트 전극을 사용하며, 게이트 전극의 에칭 공정을 2회 마련하고, 게이트 전극의 제 1 층이 제 2 층보다도 채널 길이 방향으로 길고, 소위 모자 형상의 게이트(hat shape gate)를 형성하는 방법에 관하여 개시하고 있다. 또한 일본국 공개 특허 공고 평 07-202210호 공보에는, 모자 형상의 게이트를 셀프얼라인(self-align)으로 형성하는 방법의 일례가 기재되어 있다. 티탄 혹은 질화 티탄막으로 이루어지는 게이트 전극의 제 1 층과, 알루미늄 혹은 알루미늄 합금막으로 이루어지는 게이트 전극의 제 2 층을 DC 스퍼터링법에 의해 형성한다. 이어서, 에칭 처리에 의해 게이트 전극의 제 1 층 및 제 2 층을 동시에 에칭한 후, 제 2 층의 게이트 전극만을 사이드 에칭에 의해 후퇴시켜 가공하는 방법이 개시되어 있다.For example, in patent document 1, the gate electrode of a two-layer structure is used, the etching process of a gate electrode is provided twice, and the 1st layer of a gate electrode is longer in a channel length direction than a 2nd layer, and is called a hat shape A method of forming a hat shape gate is disclosed. Further, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 07-202210 discloses an example of a method of forming a hat-shaped gate by self-alignment. The first layer of the gate electrode made of titanium or titanium nitride film and the second layer of the gate electrode made of aluminum or aluminum alloy film are formed by DC sputtering. Next, the method of etching the 1st layer and the 2nd layer of a gate electrode simultaneously by an etching process, and then retracting and processing only the gate electrode of a 2nd layer by side etching is disclosed.

또한 특허문헌 2에 개시된 기술에서는 내열성이 좋은 다결정 실리콘 등의 게이트 전극과 달리, 알루미늄을 게이트 전극의 제 2 층에 사용하고 있기 때문에, 고온에서의 열처리로는 알루미늄 스파이크나 이동(migration)에 의한 불량이 발생하므로, 프로세스의 온도 관리가 매우 어렵다는 과제가 있다. 따라서, 불순물의 활성화를 알루미늄이 변질되지 않는 온도에서 행할 필요가 있다. 그러나 이온 주입 혹은 이온 도핑 후의 활성화 처리는 550∼800℃의 사이에서 행해지기 때문에, 그것보다 낮은 온도에서 불순물의 활성화 처리를 완전하게 행하는 것은 곤란하다. 그 외에도, 알루미늄은 저온에서 재결정화하여 표면이 요철화되거나 또는 연한 금속이기 때문에 기계적 손상을 받기 쉽다는 문제가 있다.In addition, in the technique disclosed in Patent Literature 2, unlike a gate electrode such as polycrystalline silicon having good heat resistance, aluminum is used for the second layer of the gate electrode, so that the heat treatment at high temperature causes defects due to aluminum spikes or migration. Since this occurs, there is a problem that the temperature management of the process is very difficult. Therefore, it is necessary to activate the impurities at a temperature at which aluminum does not deteriorate. However, since the activation treatment after ion implantation or ion doping is performed at 550 to 800 ° C, it is difficult to completely perform the activation treatment of impurities at a temperature lower than that. In addition, aluminum has a problem that it is susceptible to mechanical damage because it is recrystallized at low temperature and the surface is uneven or soft metal.

이상의 이유로 채널 길이 1∼2㎛ 정도, LDD 영역의 게이트 전극과의 오버랩 폭을 0.5㎛ 이하로 하는 설계 룰로, Gate Overlap LDD 구조의 TFT를 제조하는 것이 어려웠다. 즉, 종래의 Gate Overlap LDD 구조의 제조 방법은,For the above reasons, it was difficult to manufacture a TFT having a Gate Overlap LDD structure with a design rule of about 1 to 2 m in channel length and 0.5 m or less in overlap width with the gate electrode in the LDD region. That is, the conventional method of manufacturing a gate overlap LDD structure,

1) 복수회의 포토리소그래피 공정을 필요로 한다.1) A plurality of photolithography steps are required.

2) 미세화를 진행할수록, 패터닝 공정의 프로세스 마진이 감소하고, 제조가 어렵게 된다.2) As refinement proceeds, the process margin of the patterning process decreases and manufacturing becomes more difficult.

3) 일본국 공개 특허 공고 평 07-202210호 공보에 기재된 발명과 같이 1회의 패터닝에 의해 모자 형상의 게이트 전극을 제조하는 방법에서는, 게이트 전극의 제 2 층이 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막으로 한정되어 바람직하지 않다는 등의 각종 문제를 가지고 있다.3) In the method of manufacturing a hat-shaped gate electrode by one-time patterning as in the invention described in JP-A 07-202210, the second layer of the gate electrode is limited to an aluminum film or an aluminum alloy film. It has various problems such as being undesirable.

본 발명은, 상기 문제를 해결하는 것을 과제로 한다. 구체적으로는 Gate Overlap LDD 구조의 TFT의 제조 공정에 있어서, 게이트 전극 형성 시의 포토리소그래피 공정의 수를 억제하고, 디자인 룰이 미세화하더라도 정밀도가 좋게 이 TFT를 제조할 수 있는 기술을 제공하는 것을 과제로 한다.This invention makes it a subject to solve the said problem. Specifically, in the process of manufacturing a TFT having a gate overlap LDD structure, it is a problem to suppress the number of photolithography processes at the time of forming a gate electrode and to provide a technique capable of manufacturing the TFT with high precision even if the design rule is miniaturized. Shall be.

도 1은 본 발명에 의한 Gate Overlap LDD 구조 TFT의 제조 방법을 도시하는 도면이며,1 is a view showing a method of manufacturing a gate overlap LDD structure TFT according to the present invention;

도 2는 본 발명에 의해 Loff 영역만을 가지는 TFT의 제조 방법을 도시하는 도면이며,2 is a diagram showing a method for manufacturing a TFT having only an Loff region according to the present invention;

도 3은 본 발명에 의한 CMOS 회로의 제조 방법을 도시하는 도면이며,3 is a diagram illustrating a method of manufacturing a CMOS circuit according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 Gate Overlap LDD 구조 TFT와 싱글 드레인 구조 TFT를 혼재시켜 제조하는 제 1 방법을 도시하는 도면이며,Fig. 4 is a diagram showing a first method of mixing and manufacturing a gate overlap LDD structure TFT and a single drain structure TFT according to the present invention.

도 5는 본 발명에 의해 Gate Overlap LDD 구조 TFT와 싱글 드레인 구조 TFT를 혼재시켜 제조하는 제 2 방법을 도시하는 도면이며,FIG. 5 is a diagram showing a second method of mixing and manufacturing a gate overlap LDD structure TFT and a single drain structure TFT according to the present invention;

도 6은 본 발명에 의한 Lov가 다른 Gate Overlap LDD 구조 TFT를 혼재시켜 제조하는 제조 방법을 도시하는 도면이며,Fig. 6 is a view showing a manufacturing method of mixing and manufacturing a Gate Overlap LDD structure TFT having different Lov according to the present invention.

도 7은 본 실시예에 의한 Loff 영역만을 가지는 TFT의 제조 방법을 도시하는 도면이며,7 is a diagram showing a manufacturing method of a TFT having only an Loff region according to the present embodiment,

도 8은 마스크 형성 공정을 도시하는 도면이며,8 is a diagram illustrating a mask formation process;

도 9는 게이트 형성 공정에 관하여 도시하는 도면이며,9 is a diagram showing a gate forming step,

도 10은 하드 마스크를 마스크로 하여 제 2 층 게이트 전극막만을 이방성 건식 에칭 처리하는 모습을 도시하는 도면이며,FIG. 10 is a diagram illustrating anisotropic dry etching treatment of only the second layer gate electrode film using the hard mask as a mask;

도 11은 TFT 어레이 기판의 제조 방법을 도시하는 도면이며,11 is a diagram illustrating a method of manufacturing a TFT array substrate,

도 12는 TFT 어레이 기판과 대향 기판이 중첩되어 있는 모습을 도시하는 도면이며,12 is a diagram illustrating a state in which a TFT array substrate and an opposing substrate overlap with each other.

도 13은 액정 패널의 상면도를 도시하는 도면이다.It is a figure which shows the top view of a liquid crystal panel.

미세화가 증진된 프로세스에 있어서, 셀프얼라인으로 Gate Overlap LDD 구조를 형성하는 것에 따른 복수회의 포토리소그래피 공정의 필요성, 패터닝 마진의 축소, 및 게이트 재료의 선택지(肢) 감소 등의 과제를 해결하기 위한 수단에 관하여 기재한다.In the process of enhanced miniaturization, it is necessary to solve the problems such as the necessity of multiple photolithography process, the reduction of patterning margin, and the reduction of the choice of gate material by forming the Gate Overlap LDD structure by self-alignment. It describes about a means.

또한 본 명세서에서는 Gate Overlap LDD 구조 등의 제조 방법을 명확하게 설명하기 위해, 아래와 같은 정의를 마련한다. LDD 영역 중 게이트 전극과 중첩되지 않는 영역을 「Loff 영역」, LDD 영역 중 게이트 전극과 중첩되는 영역을 「Lov 영역」이라 정의한다. Loff 영역의 길이는 「Loff」, Lov 영역의 길이는 「Lov」, 채널 영역의 길이는 「Li」라 정의한다. 또한 본 명세서에 있어서는, 특별히 명기하지 않는 한, Lov에 상당하는 Lov 영역이 채널 영역의 양측에 존재하는 것으로 하고, 채널 영역과 Lov 영역을 합한 영역의 길이, 즉 활성층 상에 있어서의 게이트 전극 전체의 폭 「L'」을 「L' = Li + Lov × 2」로 정의한다.In addition, in the present specification, in order to clearly explain a manufacturing method of a gate overlap LDD structure or the like, the following definitions are provided. A region not overlapping with the gate electrode in the LDD region is defined as a "Loff region", and a region overlapping with the gate electrode among the LDD regions is defined as a "Lov region". The length of the Loff region is defined as "Loff", the length of the Lov region is "Lov", and the length of the channel region is defined as "Li". In the present specification, unless otherwise specified, Lov regions corresponding to Lov are present on both sides of the channel region, and the length of the region where the channel region and the Lov region are combined, that is, the entire gate electrode on the active layer. The width "L '" is defined as "L' = Li + Lov x 2".

또한 LSI나 TFT를 제조하는 경우의 에칭 공정이나 도핑 공정에 있어서는, 통상 에칭 처리나 도핑 처리를 하지 않는 부분에 보호막을 형성하는 전(前)처리를 수행한다. 상기 보호막의 형성 방법은, 패터닝 즉 포토레지스트를 도포한 기판 상에 포토마스크의 패턴을 투영하여 형성하는 방법이 일반적이다. 따라서 아래 설명에 있어서, 이 보호막을 「마스크」로 정의하고, 포토마스크를 「레티클(reticle)」로 정의한다. 또한 포토레지스트 이외의 재료를 이용하여 마스크를 형성하여도 좋다. 또한 포토레지스트를 재료로 하여 형성한 마스크를 「레지스트 마스크」, 포토레지스트 이외의 재료를 사용하여 형성한 마스크를 「하드 마스크」로 정의한다.In the etching step or the doping step in the case of manufacturing the LSI or the TFT, a pretreatment for forming a protective film on a portion which is not usually subjected to an etching process or a doping process is performed. The protective film is generally formed by patterning, for example, projecting a pattern of a photomask onto a substrate coated with a photoresist. Therefore, in the following description, this protective film is defined as "mask" and the photomask is defined as "reticle". Moreover, you may form a mask using materials other than a photoresist. In addition, the mask formed using the photoresist as a material is defined as a "hard mask", and the mask formed using materials other than a photoresist is called a "hard mask."

본 발명은 상기 과제를 해결하는 수단으로서, 2층 구조의 마스크 패턴을 형성하고, 이것을 이용하는 것에 의해 모자 형상의 게이트 자체를 셀프얼라인으로 제조한다.As a means of solving the said subject, this invention forms the mask pattern of a two-layer structure, and uses this to manufacture a hat-shaped gate itself by self-alignment.

본 발명의 주요한 구성은, 마스크 패턴 형성 공정과 게이트 형성 공정이며, 아래에 마스크 형성 공정과 게이트 형성 공정에 관하여 상세하게 설명한다. 여기에서, 각 마스크를 구별하기 위해, 아래와 같은 정의를 마련한다. Gate Overlap LDD 구조를 형성하는 경우에 사용하는, 채널 형성 영역과 Lov 영역을 합한 영역을 덮는 마스크를 「Gate Overlap LDD 게이트 마스크」라 정의한다. Lov 영역 상의 게이트 전극을 박막화할 때, 채널 영역을 덮는 마스크를 「채널 마스크」라 정의한다. 채널 마스크는 Loff 영역을 가지는 트랜지스터의 게이트를 형성하는 경우에도 사용한다. 또한 Gate Overlap LDD 구조를 형성하는 경우, Gate Overlap LDD 게이트 마스크로 덮이지 않는 부분의 게이트 재료를 완전히 제거하는 에칭과, 채널 마스크를 사용하여 Lov 영역 상의 게이트 전극을 박막화하는 에칭이 필요하게 된다. 전자를 「Gate Overlap LDD 게이트 에칭」, 후자를 「Lov 영역 에칭」이라 정의한다.The main structure of this invention is a mask pattern formation process and a gate formation process, and a mask formation process and a gate formation process are demonstrated in detail below. Here, in order to distinguish each mask, the following definition is provided. The mask which covers the area which combined the channel formation area | region and Lov area | region used when forming a Gate Overlap LDD structure is defined as a "Gate Overlap LDD gate mask." When thinning the gate electrode on the Lov region, the mask covering the channel region is defined as a "channel mask." The channel mask is also used when forming the gate of the transistor having the Loff region. In the case of forming the Gate Overlap LDD structure, an etching for completely removing the gate material of the portion not covered by the Gate Overlap LDD gate mask and an etching for thinning the gate electrode on the Lov region using the channel mask are required. The former is defined as "Gate Overlap LDD gate etching" and the latter as "Lov region etching".

도 8(A)에 마스크 형성 공정을 도시한다. 기판(808) 상에 활성층(809)을 형성하고, 게이트 절연막(810)을 사이에 두고 제 1 층 게이트 전극막(811a) 및 제 2 층 게이트 전극막(811b)을 형성한다. 이어서, 마스크 형성의 준비로서 마스크의 재료가 되는 층을 형성한다. 통상의 마스크 형성 공정은, 패터닝으로 레지스트 마스크를 형성하는 것 뿐이므로, 레지스트를 도포하는 것 뿐이지만, 도 8에 있어서는, 제 2 층 게이트 전극막(811b)에 접하여 하드 마스크층(812)을 형성하고, 이어서 하드 마스크층에 접하여 레지스트(813)를 도포하고 있다.The mask formation process is shown to FIG. 8 (A). The active layer 809 is formed on the substrate 808, and the first layer gate electrode film 811a and the second layer gate electrode film 811b are formed with the gate insulating film 810 interposed therebetween. Subsequently, as a preparation of mask formation, the layer used as a material of a mask is formed. Since the normal mask formation step is only to form a resist mask by patterning, only the resist is applied. In FIG. 8, the hard mask layer 812 is formed in contact with the second layer gate electrode film 811b. Then, the resist 813 is apply | coated in contact with a hard mask layer.

도 8(B)은, 레지스트 마스크(815) 및 하드 마스크(814)의 형성 프로세스를 도시하고 있으며, 통상의 패터닝에 의해 레지스트 마스크(815)가 형성된 후, 습식 에칭으로 대표되는 등방성(等方性) 에칭에 의해 하드 마스크(A1)(814)가 형성되는 모습을 도시하고 있다. 도 8(B)에 있어서, 상층의 레지스트 마스크(815)는, 통상의 패터닝에 의해 Gate Overlap LDD 게이트 마스크로서 형성된다. 하층의 하드 마스크(814)는, 상층의 레지스트 마스크를 이용한 습식 에칭으로 대표되는 등방성 에칭에 의해 채널 마스크로서 형성된다. 또한 등방성 에칭은, 레지스트 마스크에 대한 하드 마스크의 후퇴량(사이드 에칭량), 즉 Lov를 하드 마스크층의 두께로 제어할 수 있다. Lov를 대(大)로 하는 경우는, 하드 마스크층을 두껍게 형성하고, Lov를 소(小)로 하는 경우는, 하드 마스크층을 얇게 형성하면 좋다. 혹은 하드 마스크층의 두께를 일정하게 하고, 오버 에칭 시간을 제어하는 것에 의해 후퇴량을 제어하는 것도 가능하다. 또한 습식 에칭으로 형성하는 경우는, 하드 마스크 형성 시는 부식(corrosion)이나 막이 남는 결함 등의 문제를 생각할 필요가 없다.FIG. 8B shows the process of forming the resist mask 815 and the hard mask 814, and after the resist mask 815 is formed by normal patterning, isotropy represented by wet etching. The hard mask (A1) 814 is formed by etching. In Fig. 8B, the upper resist mask 815 is formed as a Gate Overlap LDD gate mask by normal patterning. The lower hard mask 814 is formed as a channel mask by isotropic etching represented by wet etching using an upper resist mask. In addition, in the isotropic etching, the retraction amount (side etching amount) of the hard mask with respect to the resist mask, that is, Lov can be controlled by the thickness of the hard mask layer. When the Lov is large, the hard mask layer is formed thick, and when the Lov is small, the hard mask layer may be thin. Alternatively, the amount of retreat can be controlled by making the thickness of the hard mask layer constant and controlling the over etching time. In the case of forming by wet etching, it is not necessary to consider problems such as corrosion and defects in which a film remains during hard mask formation.

이 하드 마스크의 재료는, 게이트 전극과 선택비가 높은 등방성 에칭이 가능하다는 것, Lov 영역 에칭 시에 마스크로서 사용할 수 있을 정도로 선택비가 높다는 것의 두 가지 조건을 만족시키는 재질을 자유롭게 선택할 수 있다. 하드 마스크를 사용한 에칭 시에 사이드 에칭이 필수라면, 하드 마스크 아래에 반드시 공극(空隙)이 형성되어, 후의 공정에 있어서 지장을 초래할 수 있기 때문에, 에칭 후에 하드 마스크를 제거하는 것이 필수적이다. 그러나, 본 발명에 있어서는 게이트 형성 공정에 있어서의 설명 시에 후술하는 바와 같이, 하드 마스크를 사용한 에칭 시의 사이드 에칭이 필수적이지는 않다. 따라서 본 발명에 있어서는 에칭 후에 하드 마스크를 제거하는 공정은 반드시 필수적인 것은 아니다. 또한 에칭 후에 하드 마스크를 제거하는 프로세스에 있어서, 하드 마스크 제거 시에 게이트 절연막이 깎여지게 되는 경우는, 하드 마스크 재질에 관하여 「게이트 절연막과 선택비가 높은 에칭이 가능한 것」이라는 조건이 부가된다. 본 발명에 있어서는 하드 마스크를 제거하지 않고 남기는 프로세스가 가능하므로, 하드 마스크 재료의 선택지가 넓어진다. 하드 마스크를 제거하지 않고 남겨두는 프로세스로는 예를 들면 하드 마스크 재료로서 산화 실리콘막을 선택하고, 하드 마스크를 층간 절연막의 일부로서 남겨두는 프로세스를 들 수 있다. 또한 하드 마스크 재료로서 고융점 금속을 선택한 경우는 하드 마스크를 게이트 전극의 일부로서 남기는 것도 가능하다.The material of this hard mask can freely select a material satisfying two conditions: an isotropic etching with a high selectivity between the gate electrode and a selectivity high enough to be used as a mask in the Lov region etching. If side etching is essential at the time of etching using a hard mask, it is necessary to remove the hard mask after etching since voids are necessarily formed under the hard mask, which may cause trouble in subsequent steps. However, in the present invention, as described later in the description of the gate forming step, side etching at the time of etching using a hard mask is not essential. Therefore, in this invention, the process of removing a hard mask after an etching is not necessarily essential. In the process of removing the hard mask after etching, when the gate insulating film is shaved during the removal of the hard mask, a condition is added that the etching of the gate insulating film and the high selectivity is possible with respect to the hard mask material. In the present invention, since the process can be left without removing the hard mask, the choice of hard mask material is widened. As a process of leaving a hard mask without removing it, the process of selecting a silicon oxide film as a hard mask material, and leaving a hard mask as a part of an interlayer insulation film is mentioned, for example. When a high melting point metal is selected as the hard mask material, it is also possible to leave the hard mask as part of the gate electrode.

이렇게 하여, 1회의 포토리소그래피 공정만으로 제 1 층의 마스크 패턴(하드 마스크의 패턴)을 제 2 층의 마스크 패턴(레지스트 마스크의 패턴)에 대하여 셀프얼라인으로, 또한 상이형으로 치수가 다른 마스크 패턴으로서 형성할 수 있다. 활성층 상에 있어서의 선폭을 제 1 층의 마스크 패턴에서는 Li, 제 2 층의 마스크 패턴에서는 L'가 되도록 설정하는 것은 용이하다. 종래의 방법에서는 레지스트 마스크로 Li의 패턴도 제조하지 않으면 안 되었으나, 본 발명에 있어서의 방법을 사용하면, 레지스트 마스크의 활성층 상의 선폭은 Li + Lov × 2가 되어, 종래보다 크게 설정할 수 있으므로, 더욱 더 미세화에 대응하는 것이 가능하게 된다.In this way, the mask pattern of the 1st layer (pattern of a hard mask) is self-aligned with respect to the mask pattern (pattern of a resist mask) of a 2nd layer only by one photolithography process, and the mask pattern differs in dimension differently. It can be formed as. It is easy to set the line width on the active layer to be Li 'in the mask pattern of the first layer and L' in the mask pattern of the second layer. In the conventional method, a pattern of Li must also be produced as a resist mask. However, when the method according to the present invention is used, the line width on the active layer of the resist mask becomes Li + Lov × 2, which can be set larger than before. It is possible to cope with further miniaturization.

또한, 레지스트 마스크인 제 2 층의 마스크 패턴을 박리(剝離)하더라도, 하드 마스크인 제 1 층의 마스크 패턴은 남게 된다. 따라서, 제 2 층의 마스크 패턴을 사용한 이방성 에칭, 제 1 층의 마스크 패턴을 사용한 이방성 에칭을 순차적으로 수행하는 것이 가능하다. 제 1 층의 마스크 패턴과 제 2 층의 마스크 패턴은 상이형으로 치수가 다른 마스크 패턴으로서 형성되어 있으므로, 이들 마스크 패턴을 사용한 에칭을 순차적으로 행함으로써, 모자 형상의 게이트를 셀프얼라인으로 형성할 수 있다. 이렇게 하여 제조 공정에서 사용하는 레티클 수를 감소하고, TFT의 미세화에 따르는 제조 방법의 복잡화의 문제를 해결할 수 있다.Moreover, even if the mask pattern of the 2nd layer which is a resist mask is peeled off, the mask pattern of the 1st layer which is a hard mask will remain. Therefore, it is possible to sequentially perform anisotropic etching using the mask pattern of the second layer and anisotropic etching using the mask pattern of the first layer. Since the mask pattern of the first layer and the mask pattern of the second layer are formed as different mask patterns having different shapes, the hat-shaped gates can be self-aligned by performing etching using these mask patterns sequentially. Can be. In this way, the number of reticles used in the manufacturing process can be reduced, and the problem of complexity of the manufacturing method accompanying the miniaturization of the TFT can be solved.

본 발명의 주요부의 하나인 게이트 형성 공정에 관하여 설명한다. 레지스트 마스크(916)와 하드 마스크(917)로 이루어지는 적층 구조를 가지는 마스크를 이용한 에칭은 2단계로 나누어 행한다(도 9(A) 및 도 9(B) 참조). 도 9(A)는 제 2 층 게이트 전극막(918)의 이방성 건식 에칭 처리의 모습을 도시하고 있다. 도 9(B)는 제 1 층 게이트 전극막(919)의 이방성 건식 에칭 처리의 모습을 도시하고 있다. 첫번째 단계의 에칭에서는, Gate Overlap LDD 게이트 마스크에 상당하는 레지스트 마스크(916)를 사용하여 Gate Overlap LDD 게이트 에칭을 수행한다. Gate OverlapLDD 게이트 에칭은 완전 이방성 에칭인 것이 바람직하다. 즉, Gate Overlap LDD 게이트 마스크에 덮이지 않는 부분의 제 1 층 게이트 전극막(918)과 제 2 층 게이트 전극막(919)이 완전히 제거된다. 그 결과, 제 1 형상의 도전층(920)을 형성한다. 그 후, 레지스트 마스크(916)를 박리하고, 하드 마스크(917)를 노출한다(도 9(C)).The gate forming process, which is one of the main parts of the present invention, will be described. Etching using a mask having a laminated structure composed of a resist mask 916 and a hard mask 917 is performed in two steps (see Figs. 9A and 9B). FIG. 9A shows the anisotropic dry etching process of the second layer gate electrode film 918. FIG. 9B shows the anisotropic dry etching process of the first layer gate electrode film 919. In the etching of the first step, Gate Overlap LDD gate etching is performed using a resist mask 916 corresponding to the Gate Overlap LDD gate mask. The Gate OverlapLDD gate etch is preferably a fully anisotropic etch. That is, the first layer gate electrode film 918 and the second layer gate electrode film 919 in portions not covered by the gate overlap LDD gate mask are completely removed. As a result, the first shape conductive layer 920 is formed. Thereafter, the resist mask 916 is peeled off and the hard mask 917 is exposed (FIG. 9C).

두번째 단계의 에칭은, 채널 마스크에 상당하는 하드 마스크를 사용하여, Lov 영역 상의 게이트 전극을 박막화하는 에칭(Lov 영역 에칭)을 실시한다. 도 10(A)은 하드 마스크(1023)를 마스크로 하여 제 2 층 게이트 전극막(1024)만을 이방성 건식 에칭 처리하는 모습을 도시하고 있다. 그 후, 습식 에칭으로 대표되는 등방성 에칭에 의해 하드 마스크(1023)를 제거한다(도 10(B) 참조). 이상과 같이, 모자 형상의 게이트인 제 2 형상의 도전층(1026)이 셀프얼라인으로 형성된다. 그 후, 소스 및 드레인에 불순물이 고농도로 첨가되고, Lov 영역에 불순물이 저농도로 첨가된다.In the etching of the second step, an etching (Lov region etching) for thinning the gate electrode on the Lov region is performed using a hard mask corresponding to the channel mask. FIG. 10A illustrates anisotropic dry etching treatment of only the second layer gate electrode film 1024 using the hard mask 1023 as a mask. Thereafter, the hard mask 1023 is removed by isotropic etching represented by wet etching (see FIG. 10 (B)). As mentioned above, the 2nd shape conductive layer 1026 which is a hat-shaped gate is formed in self-alignment. Thereafter, impurities are added at high concentration to the source and drain, and impurities are added at low concentration to the Lov region.

이와 같이 하여, 본 발명의 주요부로서 든 하드 마스크 상에 레지스트 마스크를 적층한 구조의 마스크를 이용하여, 하드 마스크에서는 Li, 레지스트 마스크에서는 L'가 되도록 설정하고, 레지스트 마스크를 사용한 이방성 에칭, 하드 마스크를 이용한 이방성 에칭을 순차적으로 시행함으로써, 모자 형상의 게이트를 셀프얼라인으로 형성할 수 있다. 따라서 제조 공정에서 사용하는 레티클 수를 감소하고, TFT의 미세화에 따르는 제조 방법의 복잡화 문제를 해결할 수 있다.In this manner, using a mask having a structure in which a resist mask is laminated on a hard mask as a main part of the present invention, the mask is set to be Li in a hard mask and L 'in a resist mask, and anisotropic etching and hard mask using a resist mask are performed. By sequentially performing anisotropic etching using, a hat-shaped gate can be formed in self-alignment. Therefore, the number of reticles used in the manufacturing process can be reduced, and the problem of complexity of the manufacturing method due to the miniaturization of the TFT can be solved.

이상의 설명에서는 게이트 전극이 되는 도전막을, 다른 재질의 2층 구조로 하였다. 이것에 의해, 제 1 층(하측의 층)의 도전막을 제 2 층(상측의 층)의 도전막을 에칭할 때의 에칭 스토퍼로 하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이 하여, 게이트 전극이 되는 도전막을 에칭하는 조건의 선택의 폭을 확대할 수 있다. 그 효과는 특히 Lov 영역 에칭 시에 크게 되고, Lov 영역 상의 게이트 막 두께를 정밀 제어하는 것을 가능하게 하고, 그 결과 후의 공정에서 Lov 영역에 첨가되는 불순물 농도의 제어를 용이하게 한다.In the above description, the electrically conductive film used as a gate electrode was made into the 2-layer structure of another material. Thereby, it becomes possible to make the electrically conductive film of a 1st layer (lower layer) into the etching stopper at the time of etching the electrically conductive film of a 2nd layer (upper layer). In this way, the range of selection of the conditions for etching the conductive film serving as the gate electrode can be expanded. The effect is particularly large at the time of etching the Lov region, making it possible to precisely control the gate film thickness on the Lov region, and as a result, to facilitate the control of the impurity concentration added to the Lov region in a later step.

또한 본 발명을 적용하면, 모자 형상의 게이트를 구성하는 제 1 도전막 및 제 2 도전막의 조합을 다수 선택하는 것이 가능하고, 제 2 도전막은 알루미늄막으로 한정되지 않는다. 상기 제 1 및 제 2 도전막은 Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu로부터 선택된 원소, 또는 상기 원소를 주성분으로 하는 합금 재료 혹은 화합물 재료로 형성하여도 좋다. 또한 인 등의 불순물 원소를 도핑한 다결정 실리콘막으로 대표되는 반도체막을 사용하여도 좋다. 또한 제 1 도전막을 탄탈(Ta)막으로 형성하고, 제 2 도전막을 W막으로 하는 조합이나, 제 1 도전막을 질화 탄탈(TaN)막으로 형성하고, 제 2 도전막을 Cu막으로 하는 조합으로 하여도 좋다. 게이트 재료로서 고융점 금속을 선택할 수 있으므로, 불순물의 활성화를 통상의 열처리(550∼800℃)에 의해 수행하는 것이 가능하다.Further, when the present invention is applied, it is possible to select a large number of combinations of the first conductive film and the second conductive film constituting the hat-shaped gate, and the second conductive film is not limited to the aluminum film. The first and second conductive films may be formed of an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, or an alloy material or compound material containing the element as a main component. Further, a semiconductor film represented by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus may be used. The first conductive film is formed of a tantalum (Ta) film, the second conductive film is formed of a W film, the first conductive film is formed of a tantalum nitride (TaN) film, and the second conductive film is formed of a Cu film. Also good. Since a high melting point metal can be selected as the gate material, it is possible to perform activation of impurities by ordinary heat treatment (550 to 800 ° C).

그러나, 게이트 전극막을 2층으로 구성하는 것은 필수 조건은 아니다. Lov 영역 에칭의 정밀 제어를 행하면, 게이트 전극막을 단층막으로 구성하는 것도 가능하다. 게이트 전극막을 단층막으로 구성하는 경우에도, 본 발명의 적용에 의해 모자 형상의 게이트 형성이 가능하게 된다.However, forming the gate electrode film in two layers is not a necessary condition. If the Lov region etching is precisely controlled, the gate electrode film can be constituted by a single layer film. Even when the gate electrode film is formed of a single layer film, the hat-shaped gate can be formed by the application of the present invention.

또한, 전형적인 값은 Li = 1.0∼2.0㎛, Lov = 0.25∼0.5㎛이다. 단, 반드시이 범위에 한정되는 것은 아니다.Typical values are Li = 1.0 to 2.0 µm and Lov = 0.25 to 0.5 µm. However, it is not necessarily limited to this range.

본 발명의 제조 방법에 의하면, 1회의 포토리소그래피 공정만으로 제 1 층의 마스크(하드 마스크)를 제 2 층의 마스크(레지스트 마스크)에 대하여 셀프얼라인으로, 또한 상이형이지만 치수가 다른 마스크 패턴으로서 형성할 수 있다. 활성층 상에 있어서의 선폭을 제 1 층 마스크 패턴에서는 Li, 제 2 층 마스크 패턴에서는 Li + Loff ×2가 되도록 설정하고, 제 2 층의 마스크 패턴을 사용한 이방성 에칭, 제 1 층의 마스크 패턴을 사용한 이방성 에칭을 순차적으로 수행함으로써, Loff 영역만을 가지는 TFT를 셀프얼라인으로 형성할 수 있다. 따라서, 제조 공정에서 사용하는 레티클 수를 감소하고, TFT의 미세화에 따르는 제조 방법의 복잡화의 문제를 해결할 수 있다. 또한 게이트 전극의 재료가 되는 단층 또는 적층된 도전막을 알루미늄으로 한정하지 않고 다수 선택하는 것이 가능하므로, 불순물의 활성화를 통상의 열처리(550∼800℃)에 의해 수행하는 것이 가능하다.According to the manufacturing method of the present invention, the mask (hard mask) of the first layer is self-aligned with respect to the mask (resist mask) of the second layer only as one photolithography step, and as a mask pattern having different shapes but different dimensions. Can be formed. The line width on the active layer is set to be Li in the first layer mask pattern, and Li + Loff x 2 in the second layer mask pattern, and anisotropic etching using the mask pattern of the second layer and the mask pattern of the first layer are used. By sequentially performing anisotropic etching, the TFT having only the Loff region can be formed in self alignment. Therefore, the number of reticles used in the manufacturing process can be reduced, and the problem of complexity of the manufacturing method accompanying the miniaturization of the TFT can be solved. In addition, since a single layer or a stacked conductive film serving as the material of the gate electrode can be selected without being limited to aluminum, activation of impurities can be performed by ordinary heat treatment (550 to 800 ° C).

또한 전형적인 값은 Li=1.0∼2.0㎛, Loff=0.25∼0.5㎛이다. 단, 반드시 이 범위에 한정되는 것은 아니다. 이것에 의해, 미세화가 증진된 Loff 영역만을 가지는 TFT의 제조 프로세스에서도 레지스트 마스크의 활성층 상에 있어서의 선폭은 미세화되지 않고, 패터닝 마진을 확대할 수 있다.Moreover, typical values are Li = 1.0-2.0 micrometers and Loff = 0.25-0.5 micrometer. However, it is not necessarily limited to this range. As a result, the line width on the active layer of the resist mask is not miniaturized even in the manufacturing process of the TFT having only the Loff region where the miniaturization is enhanced, and the patterning margin can be enlarged.

또한 하드 마스크는 레지스트 마스크를 이용한 습식 에칭 처리에 의해 형성하도록 하여도 좋다. 이에 의해, 미세화가 증진된 Loff 영역만을 가지는 TFT의 제조 프로세스에 있어서 막 두께의 불균일, 에칭 얼룩 발생, 부식 및 막이 남는 결함 등의 문제를 방지할 수 있다.The hard mask may be formed by a wet etching process using a resist mask. Thereby, in the manufacturing process of TFT which has only the Loff area | region which refine | miniaturization was improved, problems, such as a nonuniformity of a film thickness, an etching spot generation, corrosion, and a defect which a film | membrane remains, can be prevented.

또한 p채널형 TFT를 Gate Overlap LDD 구조로 하여도 좋고, n채널형 TFT를 Gate Overlap LDD 구조로 하여도 좋다. 또한 그 양쪽을 Gate Overlap LDD 구조로 하여도 좋다.The p-channel TFT may have a gate overlap LDD structure, and the n-channel TFT may have a gate overlap LDD structure. Both of them may have a Gate Overlap LDD structure.

[실시 형태 1]Embodiment 1

먼저 Gate Overlap LDD 구조 TFT의 제조 방법에 관한 도 1의 실시 형태에 관하여 설명한다. 기판(101) 상에 실리콘층(102)을 형성하고, 그 위에 게이트 절연막(103)을 퇴적하고, 이어서 제 1 도전막 및 제 2 도전막으로서 제 1 층 게이트 전극막(104) 및 제 2 층 게이트 전극막(105)을 적층한다. 그 후, 하드 마스크층(106)을 형성한다. 이어서 패터닝에 의해 레지스트 마스크(107)를 형성한다(도 1(A) 참조). 그리고 상기 레지스트 마스크(107)를 사용한 습식 에칭에 의해 등방성 에칭 처리를 실시하여, 하드 마스크(106)를 형성한다(도 1(B) 참조).First, the embodiment of FIG. 1 relating to a method of manufacturing a gate overlap LDD structure TFT will be described. A silicon layer 102 is formed on the substrate 101, the gate insulating film 103 is deposited thereon, and then the first layer gate electrode film 104 and the second layer as the first conductive film and the second conductive film. The gate electrode film 105 is laminated. Thereafter, the hard mask layer 106 is formed. Subsequently, a resist mask 107 is formed by patterning (see Fig. 1A). Then, an isotropic etching process is performed by wet etching using the resist mask 107 to form a hard mask 106 (see FIG. 1 (B)).

이어서 상기 레지스트 마스크(107), 즉 Gate Overlap LDD 게이트 마스크를 사용하여 제 2 층 게이트 전극막(105)만을 이방성 건식 에칭한다(도 1(C) 참조).Subsequently, only the second layer gate electrode film 105 is anisotropic dry etched using the resist mask 107, that is, the Gate Overlap LDD gate mask (see FIG. 1C).

이어서, 상기 레지스트 마스크(107) 및 상기 제 2 층 게이트 전극막(105)을 마스크로 하여, 제 1 층 게이트 전극막(104)을 다른 조건의 이방성 건식 에칭하여, 제 1 형상의 도전층(110)을 형성한다(도 1(D) 참조). 그리고, 레지스트 마스크(107)를 박리하여, 하드 마스크(106)를 노출시킨다.Subsequently, using the resist mask 107 and the second layer gate electrode film 105 as a mask, the first layer gate electrode film 104 is anisotropic dry-etched under different conditions to form a conductive layer 110 having a first shape. ) Is formed (see FIG. 1 (D)). The resist mask 107 is peeled off to expose the hard mask 106.

그 후, 하드 마스크(106)를 사용하여, 상기 제 1 층 게이트 전극막(104)을 에칭 스토퍼로 하여 상기 제 2 층 게이트 전극막(105)을 이방성 건식 에칭 처리하여, Lov 영역에 상기 제 1 층 게이트 전극막(104)만을 남긴다. 이렇게 하여, 제 2형상의 도전층(111)을 형성한다(도 1(E) 참조).Thereafter, using the hard mask 106, the second layer gate electrode film 105 is anisotropic dry etched using the first layer gate electrode film 104 as an etching stopper, and the first region is subjected to an anisotropic dry etching process. Only the layer gate electrode film 104 is left. In this way, the second shape conductive layer 111 is formed (see FIG. 1 (E)).

이어서, 습식 에칭에 의해 하드 마스크(106)를 제거한다(도 1(F) 참조). 이렇게 하여, 모자 형상의 게이트를 셀프얼라인으로 형성한다. 그 후, 고농도 불순물의 첨가를 행하여, 제 1 형상의 도전층의 외측에 소스 및 드레인 영역이 되는 제 1 불순물 영역(108)을 형성한다. 그 후, 저농도 불순물의 첨가를 행하는 것에 의해, 제 2 형상의 도전층과 중첩하는 제 2 불순물 영역(109)을 형성한다. 제 2 불순물 영역(109)은 Lov 영역에 상당한다(도 1(G) 참조).Subsequently, the hard mask 106 is removed by wet etching (see FIG. 1 (F)). In this way, a hat-shaped gate is formed in self-alignment. Thereafter, a high concentration of impurities is added to form a first impurity region 108 serving as a source and a drain region outside the first shape conductive layer. Thereafter, the addition of the low concentration impurity forms the second impurity region 109 overlapping the second conductive layer. The second impurity region 109 corresponds to the Lov region (see Fig. 1G).

그 후, 층간 절연막 형성 공정, 활성화 공정, 콘택트 홀 형성 공정, 배선 형성 공정을 거쳐 TFT를 완성시킨다. 이들 공정은 도시하지 않는다.Thereafter, the TFT is completed through an interlayer insulating film forming step, an activation step, a contact hole forming step, and a wiring forming step. These processes are not shown.

또한 소스 및 드레인 영역이 되는 제 1 불순물 영역(108)에의 불순물 첨가는 제 1 형상의 도전층(110)을 형성한 후(도 1(D) 또는 도 1(D)로부터 레지스트 마스크를 제거한 상태)에 수행하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 제 1 층 게이트 전극막(104) 및 제 2 층 게이트 전극막(105)이 Lov 영역의 마스크가 되므로, 제 1 불순물 영역(108)에의 불순물 첨가 조건의 제한이 완화된다.In addition, the impurity addition to the first impurity region 108 serving as the source and drain regions is performed after the conductive layer 110 having the first shape is formed (a state in which the resist mask is removed from FIG. 1 (D) or FIG. 1 (D)). It is also possible to carry on. In this case, since the first layer gate electrode film 104 and the second layer gate electrode film 105 serve as masks for the Lov region, the restriction of impurity addition conditions to the first impurity region 108 is relaxed.

[실시 형태 2]Embodiment 2

본 실시 형태에 기재된 발명은 Loff 영역을 가지는 TFT의 형성에 있어서, 하드 마스크와 레지스트 마스크의 적층 구조 마스크를 습식 에칭에 의해 셀프얼라인으로 형성함으로써 하드 마스크의 선폭을 레지스트 마스크의 선폭보다 작게 형성하는 것이 가능하여, 미세화가 증진된 프로세스에 있어서의 패터닝 마진을 확대할 수 있다는 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명의 Loff 영역을 가지는 TFT의 제조 방법에 관한 실시 형태에 관하여 아래에 기재한다.In the invention described in the present embodiment, in forming a TFT having an Loff region, the laminated structure mask of the hard mask and the resist mask is formed in a self-aligned manner by wet etching so that the line width of the hard mask is made smaller than the line width of the resist mask. It is possible to enlarge the patterning margin in the process by which refinement | miniaturization was improved, It is characterized by the above-mentioned. EMBODIMENT OF THE INVENTION Embodiment which concerns on the manufacturing method of TFT which has Loff area of this invention is described below.

실시 형태 1에서 설명한 셀프얼라인으로 Gate Overlap LDD 구조를 형성하는 방법에 아래의 3가지 점의 변경을 가하는 것으로, 셀프얼라인으로 Loff 영역만 가지는 TFT 구조를 형성하는 방법으로 변경할 수 있다.The following three points are added to the method for forming the gate overlap overlap LDD structure by the self-alignment described in Embodiment 1, and can be changed by the method for forming the TFT structure having only the Loff region in the self-alignment.

(변경 1) Gate Overlap LDD 게이트 에칭과 Lov 영역 에칭 사이에 소스 및 드레인에의 불순물 첨가 공정을 추가한다.(Change 1) Gate Overlap An impurity addition process to the source and the drain is added between the LDD gate etching and the Lov region etching.

(변경 2) Lov 영역 에칭 시에 게이트 상층(W)뿐만 아니라 게이트 하층(TaN)까지 이방성 에칭으로 제거하는 에칭 조건으로 변경한다.(Change 2) The etching condition is changed to remove not only the gate upper layer W but also the gate lower layer TaN by anisotropic etching during the Lov region etching.

(변경 3) Lov 영역 에칭 후, 혹은 하드 마스크 제거 후에, LDD에의 불순물 첨가 공정을 추가한다.(Change 3) After the Lov region etching or after removing the hard mask, an impurity addition step to the LDD is added.

여기에서, Loff 영역을 가지는 TFT의 제조 방법에 관한 도 2의 실시 형태에 관하여 기재한다. 기본적으로 레지스트 마스크 패턴 공정으로부터 제 2 층 게이트 전극막만 에칭하는 공정까지인 도 2(A)부터 도 2(D)까지의 제조 방법은 도 1의 발명과 동일하므로, 여기에서는 생략하고 레지스트 마스크 박리 공정부터 기재한다. 그리고, 레지스트 마스크(207)를 박리하여, 하드 마스크(206)를 노출시킨다. 그 후, 불순물을 첨가한다. 본 실시 형태에서는 소스 및 드레인 영역에 제 1 층 게이트 전극막(204)을 남기고 있기 때문에, 불순물을 제 1 층 게이트 전극막(204)과 게이트 절연막(203)을 통하여 첨가한다. 게이트 Loff 마스크를 사용한 에칭으로 제 1 층 게이트 전극막(204)까지 제거한 경우에는 불순물을 게이트 절연막(203)만을 관통시켜 첨가한다. 그러나, Loff 영역은 상기 제 1 층 게이트 전극막(204) 및 상기제 2 층 게이트 전극막으로 이루어지는 제 2 도전막 영역(205)에 의해 마스크되어 있으므로, 불순물은 일체 첨가되지 않는다. 이것에 의해, 소스 및 드레인 영역만이 고농도 불순물 영역이 되어, 제 1 불순물 영역(208, 209)이 형성된다(도 2(D) 참조).Here, embodiment of FIG. 2 which concerns on the manufacturing method of TFT which has Loff area is described. Basically, the manufacturing method of FIGS. 2A to 2D, which is from the resist mask pattern process to the process of etching only the second layer gate electrode film, is the same as the invention of FIG. It describes from a process. The resist mask 207 is peeled off to expose the hard mask 206. Thereafter, impurities are added. In the present embodiment, since the first layer gate electrode film 204 is left in the source and drain regions, impurities are added through the first layer gate electrode film 204 and the gate insulating film 203. When the first layer gate electrode film 204 is removed by etching using a gate Loff mask, impurities are added only through the gate insulating film 203. However, since the Loff region is masked by the second conductive film region 205 consisting of the first layer gate electrode film 204 and the second layer gate electrode film, impurities are not added at all. As a result, only the source and drain regions become high concentration impurity regions, and the first impurity regions 208 and 209 are formed (see Fig. 2D).

그 후 하드 마스크(206)를 사용하여, 상기 제 1 층 게이트 전극막(204)을 에칭 스토퍼로 하여 상기 제 2 도전막 영역(205)만을 이방성 건식 에칭하고, 또한 상기 제 1 층 게이트 전극막(204)만을 이방성 건식 에칭한다. 이와 같이 하여 Loff 영역의 상기 제 1 층 게이트 전극막(204) 및 상기 제 2 도전막 영역(205)을 완전히 제거한다(도 2(E) 참조). 그 결과, 제 1 형상의 도전층(210)이 형성된다.After that, using the hard mask 206, only the second conductive film region 205 is anisotropic dry-etched using the first layer gate electrode film 204 as an etching stopper, and the first layer gate electrode film ( Only 204 is anisotropic dry etch. In this manner, the first layer gate electrode film 204 and the second conductive film region 205 in the Loff region are completely removed (see FIG. 2E). As a result, the conductive layer 210 of the first shape is formed.

이어서 습식 에칭에 의해 하드 마스크(206)를 제거한다(도 2(F) 참조). 그 후, 불순물을 Loff 영역 및 소스 및 드레인 영역에 첨가한다. 불순물은 게이트 절연막을 관통시켜 첨가한다. 이와 같이 하여, 소스 및 드레인 영역이 고농도 불순물 영역인 제 1 불순물 영역(208, 209)이 되고, Loff 영역이 저농도 불순물 영역인 제 2 불순물 영역(211, 212)이 된다(도 2(F) 참조). 그 후, 층간 절연막 형성 공정, 활성화 공정, 콘택트 홀 형성 공정, 배선 형성 공정을 거쳐 TFT를 완성시킨다. 이와 같은 공정을 거쳐 TFT를 완성시킨다. 이들 공정은 도시하지 않는다. 또한 하드 마스크 제거는 Loff 영역의 불순물 첨가 후에 하여도 좋다.The hard mask 206 is then removed by wet etching (see FIG. 2 (F)). Thereafter, impurities are added to the Loff region and the source and drain regions. Impurities are added through the gate insulating film. In this manner, the source and drain regions become the first impurity regions 208 and 209, which are high concentration impurity regions, and the Loff region, becomes the second impurity regions 211 and 212, which are low concentration impurity regions (see Fig. 2F). ). Thereafter, the TFT is completed through an interlayer insulating film forming step, an activation step, a contact hole forming step, and a wiring forming step. The TFT is completed through such a process. These processes are not shown. The hard mask may be removed after the addition of impurities in the Loff region.

[실시예1]Example 1

본 발명의 실시예인 두 개의 Gate Overlap LDD 구조 트랜지스터를 조합시킨 상보형 장치, 소위 CMOS 회로를 사용한 제어 회로의 제조 방법에 관하여, 도 3을사용하여 설명한다.A method of manufacturing a complementary device in which two Gate Overlap LDD structure transistors, which is an embodiment of the present invention, in combination, a control circuit using a so-called CMOS circuit, will be described with reference to FIG.

기판(301)은 유리 기판, 석영 기판, 세라믹 기판 등을 사용할 수 있다. 또한 실리콘 기판, 금속 기판 또는 스테인레스 기판의 표면에 절연막을 형성한 것을 사용해도 좋다. 또한 본 실시예의 처리 온도에 견딜 수 있는 내열성을 가진 플라스틱 기판을 사용해도 좋다.The substrate 301 may be a glass substrate, a quartz substrate, a ceramic substrate, or the like. Moreover, you may use what formed the insulating film in the surface of a silicon substrate, a metal substrate, or a stainless substrate. Further, a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature of the present embodiment may be used.

이어서, 도 3(A)에 도시한 바와 같이, 기판(301) 상에 산화 실리콘막, 질화 실리콘막 또는 산화질화 실리콘막 등의 절연막으로 이루어진 하지막(302)을 형성한다. 본 실시예에서는 하지막(302)으로서 단층막을 사용하지만, 상기 절연막을 2층 이상 적층시킨 구조를 사용하여도 좋다. 또한 상기 하지막(302)은 기판(301)으로부터의 불순물 확산을 방지하기 위한 것이다(도 3(A) 참조).Subsequently, as shown in Fig. 3A, a base film 302 made of an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed on the substrate 301. Although a single layer film is used as the base film 302 in this embodiment, a structure in which two or more layers of the insulating film are laminated may be used. In addition, the base film 302 is for preventing the diffusion of impurities from the substrate 301 (see Fig. 3A).

이어서, 비정질 반도체막을 형성한다. 비정질 반도체막은 공지의 수단(스퍼터링법, LPCVD법, 또는 플라즈마 CVD법 등)에 의해 성막을 수행한다. 이 비정질 반도체막의 두께는 30∼60nm의 두께로 형성한다. 비정질 반도체막의 재료에 한정은 없지만, 바람직하게는 실리콘 또는 실리콘 게르마늄(SiGe) 합금 등으로 형성하면 된다(도 3(A) 참조). 또한 비정질 반도체막에 한정되지 않고, 다결정 반도체막 및 미(微)결정 반도체막 등을 형성하여도 좋다.Next, an amorphous semiconductor film is formed. The amorphous semiconductor film is formed by known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, or the like). The amorphous semiconductor film has a thickness of 30 to 60 nm. Although there is no limitation in the material of an amorphous semiconductor film, Preferably, what is necessary is just to form with silicon, a silicon germanium (SiGe) alloy, etc. (refer FIG. 3 (A)). Moreover, it is not limited to an amorphous semiconductor film, You may form a polycrystalline semiconductor film, a microcrystalline semiconductor film, etc.

그 후에, 비정질 반도체막의 탈수소화(500℃, 1시간)를 행하고, 이어서, 노 어닐에 의한 열처리(500℃, 4시간)를 수행한다. 필요에 따라 이 후에 레이저 어닐을 가하여도 좋다. 이와 같이 하여 얻어진 결정질 반도체막을 도 3(B)에 도시하는 것처럼 포토리소그래피 공정과 에칭 공정에 의해 원하는 형상으로 패터닝하여 결정질 반도체층(303, 304)을 형성한다(도 3(A) 참조).Thereafter, dehydrogenation (500 ° C., 1 hour) of the amorphous semiconductor film is performed, followed by heat treatment (500 ° C., 4 hours) by furnace annealing. You may add a laser annealing after this as needed. The crystalline semiconductor film thus obtained is patterned into a desired shape by a photolithography process and an etching process as shown in Fig. 3B to form crystalline semiconductor layers 303 and 304 (see Fig. 3A).

이어서, 반도체층(303,304)을 덮는 게이트 절연막(305)을 형성한다. 게이트 절연막(305)은 플라즈마 CVD법이나 스퍼터링법으로 형성하고, 그 두께를 40∼150nm으로 하여 실리콘을 포함하는 절연막으로 형성한다. 게이트 절연막은 산화질화 실리콘막에 한정되는 것은 아니며, 다른 실리콘을 포함하는 절연막을 단층 또는 적층 구조로 하여 사용하여도 좋다(도 3(A) 참조).Subsequently, a gate insulating film 305 covering the semiconductor layers 303 and 304 is formed. The gate insulating film 305 is formed by a plasma CVD method or a sputtering method, and is formed into an insulating film containing silicon with a thickness of 40 to 150 nm. The gate insulating film is not limited to the silicon oxynitride film, and an insulating film containing other silicon may be used as a single layer or a laminated structure (see Fig. 3A).

이어서, 게이트 절연막(305) 상에 게이트 도전막을 형성한다. 본 실시예에서는 막두께 20∼100nm의 제 1 도전막으로서 제 1 층 게이트 전극막(306)(TaN)과, 막두께 100∼400nm의 제 2 도전막으로서 제 2 층 게이트 전극막(307)(W)을 적층 형성한다. 게이트 도전막은 Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu로부터 선택된 원소, 또는 상기 원소를 주성분으로 하는 합금 재료 혹은 화합물 재료로 형성하여도 좋다. 또한 인 등의 불순물 원소를 도핑한 다결정 실리콘막으로 대표되는 반도체막을 사용하여도 좋다. 또한 제 1 층 게이트 전극막을 탄탈(Ta)막으로 형성하고, 제 2 층 게이트 전극막을 W막으로 하는 조합, 제 1 층 게이트 전극막을 질화 탄탈(TaN)막으로 형성하고, 제 2 층 게이트 전극막을 Cu막으로 하는 조합으로 하여도 좋다(도 3(A) 참조).Next, a gate conductive film is formed on the gate insulating film 305. In this embodiment, the first layer gate electrode film 306 (TaN) is used as the first conductive film having a film thickness of 20 to 100 nm, and the second layer gate electrode film 307 is formed as the second conductive film having a film thickness of 100 to 400 nm ( W) is laminated. The gate conductive film may be formed of an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, or an alloy material or compound material containing the element as a main component. Further, a semiconductor film represented by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus may be used. The first layer gate electrode film is formed of a tantalum (Ta) film, the second layer gate electrode film is formed of a W film, the first layer gate electrode film is formed of a tantalum nitride (TaN) film, and the second layer gate electrode film is formed. It is good also as a combination made into a Cu film (refer FIG. 3 (A)).

이어서, 후술하는 게이트 전극의 에칭 공정에서 에칭 마스크가 되는 하드 마스크층(308)(Al)을 형성한다. 본 실시예에서는 하드 마스크의 재료를 Al로 하였지만, 하드 마스크의 재료를 Al만으로 한정할 필요는 없다. 하드 마스크의 재료는, 「게이트 전극과 선택비가 높은 등방성 에칭이 가능한 것」「Lov 영역 에칭 시에 마스크로서 사용할 수 있는 정도로 선택비가 높은 것」의 2조건을 만족하는 재질을자유롭게 선택할 수 있다. 예를 들면, ITO 박막, 비정질 실리콘막 등을 선택하여도 좋다. 하드 마스크의 두께에 관하여는 후술하도록 한다.Next, the hard mask layer 308 (Al) which becomes an etching mask is formed in the etching process of the gate electrode mentioned later. In this embodiment, the material of the hard mask is Al, but the material of the hard mask need not be limited to Al alone. The material of the hard mask can be freely selected from materials satisfying the two conditions of "isotropic etching with high selectivity of gate electrode and selectivity" and "high selectivity to the extent that it can be used as a mask in the etching of the LoV region". For example, an ITO thin film, an amorphous silicon film, or the like may be selected. The thickness of the hard mask will be described later.

이어서, 하드 마스크층(308) 상에 레지스트 마스크(309, 310)를 형성한다. 상기 레지스트 마스크를 사용한 습식 에칭에 의해 하드 마스크(311, 312)를 형성한다(도 3(B) 참조). 에천트(etchant)로서 인산, 초산, 질산 등의 혼합산 등을 사용한다. 또한 염산계 수용액을 사용하여도 좋다. 또한 건식 에칭에서는 조건에 따라 레지스트 마스크층 및 에칭 피막의 측벽에 탄소계의 변질층이 생성될 가능성이 있고, 이 변질층과 잔류한 Cl2와 공기 중의 수분이 반응함으로써, 부식이 생성되고, 표면 상태는 요철 상태가 되는 일이 있기 때문에 주의가 필요하다. 그러나 본 실시예에서는 습식 에칭이기 때문에 부식 등을 고려할 필요는 없다.Subsequently, resist masks 309 and 310 are formed on the hard mask layer 308. The hard masks 311 and 312 are formed by wet etching using the resist mask (see Fig. 3B). As the etchant, a mixed acid such as phosphoric acid, acetic acid, nitric acid, or the like is used. Further, an aqueous hydrochloric acid solution may be used. In dry etching, a carbon-based altered layer may be formed on the sidewalls of the resist mask layer and the etching film depending on the conditions. Corrosion is generated by reacting the altered layer with the remaining Cl 2 and moisture in the air. Care must be taken because the state may become an uneven state. However, in this embodiment, since it is a wet etching, it is not necessary to consider corrosion or the like.

후의 공정에서, 상기 레지스트 마스크(309, 310)는 Gate Overlap LDD 게이트 마스크로서 사용되며, 상기 레지스트 마스크(309, 310)를 사용하여 형성된 하드 마스크(311, 312)는 채널 마스크로서 사용된다. 따라서, 상기 하드 마스크의 가장자리는 상기 레지스트 마스크의 가장자리보다 Lov만큼 후퇴한 위치에 존재해야 한다. 하드 마스크의 두께를 Lov 폭과 동일하게 설정하면, Gate Overlap LDD 게이트 에칭이 종료한 시점에서, 상기 하드 마스크의 가장자리는 상기 레지스트 마스크의 가장자리보다 Lov만큼 후퇴한 위치에 존재하게 된다. 또한 하드 마스크의 두께를 Lov보다 작게 설정한 후에 오버 에칭의 시간을 조절하는 것에 의해서도 Lov 폭의 조절은 가능하다.In later steps, the resist masks 309 and 310 are used as Gate Overlap LDD gate masks, and the hard masks 311 and 312 formed using the resist masks 309 and 310 are used as channel masks. Thus, the edge of the hard mask should be in a position retracted by Lov than the edge of the resist mask. If the thickness of the hard mask is set to be equal to the Lov width, the edge of the hard mask is located at a position retreating Lov from the edge of the resist mask at the time when Gate Overlap LDD gate etching is completed. In addition, the Lov width can be adjusted by setting the thickness of the hard mask to be smaller than Lov and then adjusting the over etching time.

이어서, 상기 레지스트 마스크(309, 310), 즉 Gate Overlap LDD 게이트 마스크를 사용하여 Gate Overlap LDD 게이트 에칭을 행하고, 제 2 층 게이트 전극막(307)만을 이방성 건식 에칭(제 1 스텝의 에칭)한다(도 3(C) 참조). 본 실시예에서는 게이트 전극을 텅스텐(W)과 질화탄탈(TaN)의 2층으로 구성하고 있으며, 제 1 층 게이트 전극막(TaN)이 W막의 에칭 시의 에칭 스토퍼로서 기능하므로, 제 2 층 게이트 전극막(W)과 제 1 층 게이트 전극막(TaN)을 다른 조건으로 에칭한다.Next, Gate Overlap LDD gate etching is performed using the resist masks 309 and 310, that is, the Gate Overlap LDD gate mask, and only the second layer gate electrode film 307 is anisotropic dry etching (etching of the first step) ( See FIG. 3 (C)). In this embodiment, the gate electrode is composed of two layers of tungsten (W) and tantalum nitride (TaN), and since the first layer gate electrode film TaN functions as an etching stopper at the time of etching the W film, the second layer gate The electrode film W and the first layer gate electrode film TaN are etched under different conditions.

본 실시예에서는 에칭용 가스로 SF6과 Cl2와 O2를 사용하여 각각의 가스 유량비를 24/12/24(sccm)로 하고, 2Pa의 압력에서 코일형 전극에 700W의 RF(13.56MHz) 전력을 투입하여 플라즈마를 생성하여 에칭을 행한다. 기판측(시료 스테이지)에는 10W의 RF(13.56MHz) 전력을 투입하고, 제 1 에칭 처리에 비하여 낮은 자기 바이어스 전압을 인가한다. 이 조건의 에칭에 의해 W막을 이방성 에칭하여 제 1 형상의 도전층(313, 314)을 형성한다. 이 때, 제 2 층 게이트 전극막(307)(W막)만이 에칭되기 때문에, 제 1 층 게이트 전극막(TaN)(306)은 에칭되지 않고 남는다(도 3(C) 참조).In this embodiment, each gas flow rate is 24/12/24 (sccm) using SF 6 , Cl 2, and O 2 as the etching gas, and 700 W of RF (13.56 MHz) is applied to the coiled electrode at a pressure of 2 Pa. The electric power is input to generate plasma to perform etching. 10 W of RF (13.56 MHz) power is supplied to the substrate side (sample stage), and a lower self bias voltage is applied as compared with the first etching process. By etching under these conditions, the W film is anisotropically etched to form first conductive layers 313 and 314. At this time, since only the second layer gate electrode film 307 (W film) is etched, the first layer gate electrode film (TaN) 306 remains unetched (see Fig. 3C).

이어서 제 2 에칭 조건으로 바꾸어, 상기 제 2 층 게이트 전극막(W막)(313, 314)을 마스크로 하여, 제 1 층 게이트 전극막(306)을 다른 조건의 이방성 건식 에칭한다(도 3(D) 참조). 에칭용 가스로 CF4와 Cl2를 사용하여 각각의 가스 유량비를 30/30(sccm)으로 하고, 1.5Pa의 압력에서 코일형 전극에 500W의 RF 전력을 투입하여 플리즈마를 생성하여 에칭을 행한다. 기판측(시료 스테이지)에도 10W의 RF 전력을 투입하고, 실질적으로 음의 자기 바이어스 전압을 인가한다. 그 결과, 상기 제 1 층 게이트 전극막(TaN)(315, 316)이 형성된다.Subsequently, the first layer gate electrode film 306 is anisotropic dry-etched under different conditions using the second layer gate electrode films (W films) 313 and 314 as masks as the second etching conditions (FIG. 3 ( D)). CF 4 and Cl 2 are used as the etching gas, and the gas flow rate ratio is 30/30 (sccm), and 500W RF power is applied to the coil electrode at a pressure of 1.5 Pa to generate a plasma and perform etching. RF power of 10 W is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self bias voltage is applied. As a result, the first layer gate electrode films TaN 315 and 316 are formed.

또한 Gate Overlap LDD 게이트 에칭은 완전 이방성 에칭이 되는 조건에서 행하는 것이 바람직하다. 완전 이방성 에칭은, 레지스트 마스크의 아래까지 게이트 전극이 에칭되므로, 바람직하지 않다. 완전 이방성 에칭보다 다소 등방성 에칭에 가까운 조건에서 Gate Overlap LDD 게이트 에칭을 수행하는 경우는 게이트 전극의 완성된 선폭이 레지스트 마스크의 선폭보다 줄어들지만 공지의 치수 보정 기술에 의해 용이하게 제어할 수 있다. 예를 들면, 레티클 상의 패턴 또는 패터닝 조건의 수정에 의해 선폭의 줄어든 분 만큼 레지스트 마스크의 선폭을 크게 하고, 아울러 하드 마스크의 선폭이 변하지 않도록 습식 에칭 시의 후퇴량을 보정하면 된다. 레지스트 마스크와의 선택비가 부족하기 때문에 수치 보정이 필요한 경우 등에도 마찬가지로 대처하면 된다.In addition, it is preferable to perform Gate Overlap LDD gate etching on the conditions which become a complete anisotropic etching. Fully anisotropic etching is not preferable because the gate electrode is etched down the resist mask. When the Gate Overlap LDD gate etching is performed under conditions slightly closer to the isotropic etching than the complete anisotropic etching, the completed line width of the gate electrode is smaller than the line width of the resist mask, but can be easily controlled by a known dimensional correction technique. For example, the line width of the resist mask may be increased by the amount of line width reduced by the modification of the pattern or patterning conditions on the reticle, and the amount of retreat during wet etching may be corrected so that the line width of the hard mask does not change. Since the selection ratio with the resist mask is insufficient, the same countermeasure may be applied to the case where numerical correction is necessary.

그리고 레지스트 마스크(309, 310)를 박리하여, 하드 마스크(311, 312)를 노출시킨다.The resist masks 309 and 310 are peeled off to expose the hard masks 311 and 312.

그 후, 하드 마스크(311, 312)를 사용한 Lov 영역 에칭을 실시한다. 상기 제 1 층 게이트 전극막(315, 316)을 에칭 스토퍼로 하여 상기 제 2 층 게이트 전극막(313, 314)을 이방성 건식 에칭 처리하여, Lov 영역에 상기 제 1 층 게이트 전극막(315, 316)만을 남긴다(도 3(E) 참조). 제 2 층 게이트 전극막만을 이방성 건식 에칭에 의해 제거한다. 또한 치수 보정이 필요한 경우에는 Gate Overlap LDD 게이트 에칭의 경우와 마찬가지로 보정하면 된다.Thereafter, Lov region etching is performed using the hard masks 311 and 312. The second layer gate electrode films 313 and 314 are anisotropic dry etched using the first layer gate electrode films 315 and 316 as etching stoppers, and the first layer gate electrode films 315 and 316 are formed in the Lov region. ) Only (see FIG. 3 (E)). Only the second layer gate electrode film is removed by anisotropic dry etching. In the case where the dimensional correction is necessary, the correction may be performed as in the case of the gate overlap LDD gate etching.

다음으로 습식 에칭에 의해 하드 마스크(311, 312)를 제거한다(도 3(F) 참조). 이렇게 하여, 모자 형상의 게이트를 셀프얼라인으로 형성한다. 또한 본 실시예에서는 하드 마스크를 제거하고 있지만, 반드시 하드 마스크를 제거할 필요는 없다. 예를 들면 하드 마스크 재료로서 산화 실리콘막을 선택하고 하드 마스크를 층간 절연막의 일부로서 남기는 일이 가능하다. 다른 예로서는 하드 마스크 재료로서 Mo 등의 고융점 금속을 선택하고, 하드 마스크를 게이트 전극의 일부로서 남기는 것이 가능하다. 하드 마스크를 제거하지 않는 경우, Lov 영역 에칭은 완전 이방성 에칭으로 행하는 것이 바람직하다.Next, the hard masks 311 and 312 are removed by wet etching (see FIG. 3 (F)). In this way, a hat-shaped gate is formed in self-alignment. In addition, although the hard mask is removed in this embodiment, it is not necessary to necessarily remove the hard mask. For example, it is possible to select a silicon oxide film as the hard mask material and to leave the hard mask as part of the interlayer insulating film. As another example, it is possible to select a high melting point metal such as Mo as the hard mask material and leave the hard mask as part of the gate electrode. In the case where the hard mask is not removed, the Lov region etching is preferably performed by fully anisotropic etching.

그 후, 도핑 처리를 행한다. 본 실시예에서는 도 3(G)의 좌측의 반도체 영역(317a)(제 1 영역이라 칭함)을 n채널형 TFT, 우측의 반도체 영역(317b)(제 2 영역이라 칭함)을 p채널형 TFT로 하는 경우에 관하여 설명한다. 또한 본 실시예에서는 n채널형 TFT, p채널형 TFT의 순서로 도핑 처리를 행하지만, 이 순서는 역으로 하여도 상관없다. 제 1 도핑 처리를 행하여, 반도체층에 n형을 부여하는 불순물 원소를 첨가한다. 도핑 처리는 이온 도핑법, 혹은 이온 주입법으로 행하면 좋다. 예를 들면 이온 도핑법의 조건은 도즈량을 1×1013∼5×1015atoms/㎠로 하고, 가속 전압을 60∼100kV로 하여 행한다(5%PH340sccm 60kv 5㎂ 4.0E15). n형을 부여하는 불순물 원소로서 15족에 속하는 원소, 전형적으로는 인(P) 또는 비소(As)를 사용한다. 이 경우, 상기 제 1 층 게이트 전극막(315, 316) 및 상기 제 2 층 게이트 전극막(313, 314)이 n형을 부여하는 불순물 원소에 대한 마스크가 되어, 에칭 처리에의해 제 1 불순물 영역(319∼322)이 형성된다. 제 1 불순물 영역(319∼322)에는 1×1020∼1×1021atons/㎤의 농도 범위로 n형을 부여하는 불순물 원소를 첨가한다. 이 영역은 n+ 영역으로 한다(도 3(G) 참조).Thereafter, the doping process is performed. In this embodiment, the semiconductor region 317a (referred to as the first region) on the left side of Fig. 3G is referred to as the n-channel TFT, and the semiconductor region 317b (referred to as the second region) on the right side is referred to as the p-channel TFT. The case will be described. In the present embodiment, the doping process is performed in the order of the n-channel TFT and the p-channel TFT, but this order may be reversed. The first doping treatment is performed to add an impurity element imparting n-type to the semiconductor layer. The doping treatment may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. For example, the conditions of the ion doping method are carried out with a dose of 1 × 10 13 to 5 × 10 15 atoms / cm 2 and an acceleration voltage of 60 to 100 kV (5% PH 3 40 sccm 60kv 5 k 4.0E15). An element belonging to group 15, typically phosphorus (P) or arsenic (As), is used as an impurity element imparting an n-type. In this case, the first layer gate electrode films 315 and 316 and the second layer gate electrode films 313 and 314 serve as masks for impurity elements imparting n-type, and the first impurity regions are formed by etching. 319 to 322 are formed. Impurity elements imparting n-type are added to the first impurity regions 319 to 322 in a concentration range of 1 × 10 20 to 1 × 10 21 atons / cm 3. This area is referred to as the n + area (see FIG. 3 (G)).

이 후, 제 2 도핑 처리를 행한다. 이 경우, 제 1 도핑 처리보다 도즈량을 낮추고, 높은 가속 전압의 조건으로 n형을 부여하는 불순물 원소를 도핑한다. 예를 들면, 가속 전압을 70∼120kV, 본 실시예에서는 90kV의 가속 전압으로 하고 3.5×1012atoms/㎠의 도즈량으로 행하여, 제 1 도핑 처리에 의해 형성한 제 1 불순물 영역보다 내측의 반도체층에 새로운 불순물 영역을 형성한다(5%PH330sccm 90kv 0.5㎂ 1.0E14). 도핑은 상기 제 1 층 게이트 전극막(315, 316) 및 상기 제 2 층 게이트 전극막(313, 314)을 불순물 원소에 대한 마스크로서 사용하고, 제 1 층 게이트 전극막(315, 316)의 하부에 있어서의 반도체층에도 불순물 원소가 첨가되도록 도핑한다(도 3(G) 참조).Thereafter, a second doping process is performed. In this case, the dose amount is lower than that of the first doping treatment, and the impurity element imparting n-type is doped under the condition of a high acceleration voltage. For example, the acceleration voltage is 70-120 kV, in this embodiment, it is set to the acceleration voltage of 90 kV, and it carries out with the dose amount of 3.5 * 10 <12> atoms / cm <2>, and is a semiconductor inside inner side of the 1st impurity region formed by the 1st doping process. A new impurity region is formed in the layer (5% PH 3 30sccm 90kv 0.5㎂ 1.0E14). Doping uses the first layer gate electrode films 315 and 316 and the second layer gate electrode films 313 and 314 as masks for the impurity element, and the lower portion of the first layer gate electrode films 315 and 316. Doped so that an impurity element is also added to the semiconductor layer in (refer FIG. 3 (G)).

이렇게 하여 제 1 층 게이트 전극막(315, 316)과 중첩하는 제 2 불순물 영역(323∼326)과 제 1 불순물 영역(319∼322)을 형성한다. n형을 부여하는 불순물 원소는 제 2 불순물 영역에서 1×1017∼1×1019atoms/㎤의 농도가 되도록 한다. 제 2 불순물 영역은 n- 영역이 된다(도 3(G) 참조). 이상과 같이 하여, Gate Overlap LDD 구조를 가지는 n채널형 TFT를 형성한다. 또한 제 1 도핑 처리는 레지스트 마스크 제거 후, Lov 영역 에칭 전에 행하여도 좋다. 이 경우, 제 1 도핑 처리 시에Lov 영역에 불순물이 첨가될 걱정이 없으므로, 제 1 도핑 처리의 조건을 설정할 수 있는 범위를 넓히는 것이 가능하다.In this way, second impurity regions 323 to 326 and first impurity regions 319 to 322 overlapping with the first layer gate electrode films 315 and 316 are formed. The impurity element imparting n-type is made to have a concentration of 1 × 10 17 to 1 × 10 19 atoms / cm 3 in the second impurity region. The second impurity region becomes an n- region (see Fig. 3G). As described above, an n-channel TFT having a Gate Overlap LDD structure is formed. The first doping treatment may be performed after removing the resist mask and before etching the Lov region. In this case, since there is no fear that impurities are added to the Lov region during the first doping process, it is possible to widen the range in which the conditions for the first doping process can be set.

이어서, 좌측의 반도체 영역(317a)을 포토레지스트(318)로 덮고, 그 상태에서 우측 반도체 영역(317b)에 p형 불순물을 도핑한다. 상기 n채널형 TFT를 형성하기 위한 처리와 동일한 방법에 의해 도핑 처리를 행한다. 즉, 제 3 도핑 처리에 의해 고농도의 불순물을 첨가하여, 제 3 불순물 영역(327, 328)을 형성하고, 또한 보다 저농도의 불순물이 첨가된 제 4 불순물 영역(329, 330)을 형성한다.Subsequently, the left semiconductor region 317a is covered with the photoresist 318, and the p-type impurity is doped into the right semiconductor region 317b in that state. A doping process is performed by the same method as that for forming the n-channel TFT. That is, the third impurity regions are added by the third doping process to form third impurity regions 327 and 328, and the fourth impurity regions 329 and 330 to which impurities of lower concentration are added.

이렇게 하여, 제 3 불순물 영역은 p+ 영역이 되고, 제 4 불순물 영역은 p- 영역이 된다. 본 실시예에서 불순물 영역은 디보란(B2H6)을 사용한 이온 도핑법으로 형성한다(5%B2H680sccm 80kv 5㎂ 2.0E16). 제 3 도핑 처리 시에는 n채널형 TFT를 형성하는 반도체 영역(317a)은 포토레지스트(318)로 덮여 있다. 제 1 도핑 처리 및 제 2 도핑 처리에 의해 불순물 영역(327∼330)에는 각각 다른 농도로 인이 첨가되어 있지만, 그 어느 영역에 있어서도 p형을 부여하는 불순물 원소의 농도를 2×1020∼2×1021atoms/㎤가 되도록 도핑 처리함으로써, p채널형 TFT의 소스 영역 및 드레인 영역으로서 기능하기 때문에 어떠한 문제도 발생하지 않는다(도 3(H) 참조).In this way, the third impurity region becomes a p + region, and the fourth impurity region becomes a p− region. In this embodiment, the impurity region is formed by ion doping using diborane (B 2 H 6 ) (5% B 2 H 6 80 sccm 80kv 5 ㎂ 2.0E16). In the third doping process, the semiconductor region 317a forming the n-channel TFT is covered with the photoresist 318. Phosphorus is added to the impurity regions 327 to 330 at different concentrations by the first doping treatment and the second doping treatment, but the concentration of the impurity element imparting the p-type in any of the regions is 2 × 10 20 to 2. by doping process so that the × 10 21 atoms / ㎤, does not cause any problem because it functions as a source region and a drain region of the p-channel TFT (refer to FIG. 3 (H)).

이상과 같이 하여 Gate Overlap LDD 구조를 가지는 n채널형 TFT를 형성한다. 또한 n채널형 TFT와 p채널형 TFT의 어느 일방을 레지스트 마스크로 덮고, n형 불순물 또는 p형 불순물을 첨가하고, 이어서 다른 일방을 레지스트 마스크로 덮고, n형불순물 또는 p형 불순물을 첨가하는 방법에 의해, n채널형 TFT와 p채널형 TFT를 제조하는 방법을 취해도 좋다.As described above, an n-channel TFT having a gate overlap LDD structure is formed. A method of covering either one of the n-channel TFT and the p-channel TFT with a resist mask, adding n-type impurities or p-type impurities, then covering the other with a resist mask, and adding n-type impurities or p-type impurities By this, a method of manufacturing an n-channel TFT and a p-channel TFT may be taken.

그 후, 플라즈마 CVD법 또는 스퍼터링법을 이용하여, 층간 절연막을 형성한다. 예를 들면, 질화 실리콘막 그 외의 절연막을 단층 또는 적층 구조로 하여 사용하여도 좋다. 그리고 각각의 반도체층에 첨가된 불순물 원소를 활성화 처리하는 공정을 수행한다. 이 활성화 공정은 어닐로를 이용한 열처리에 의해 수행한다. 열처리의 온도는 400∼700℃, 대표적으로는 500∼550℃에서 행하면 좋다. 또한 열 어닐법 외에, 레이저 어닐법, 또는 급속 열 어닐법(RTA법)을 적용하는 것이 가능하다. 이 열처리에 의해, 층간 절연막이 함유하는 수소가 방출되어, 반도체층을 수소화하는 것이 가능하다.Thereafter, an interlayer insulating film is formed by using a plasma CVD method or a sputtering method. For example, a silicon nitride film or other insulating film may be used as a single layer or a laminated structure. Then, a process of activating the impurity element added to each semiconductor layer is performed. This activation process is carried out by heat treatment with annealing. The temperature of the heat treatment may be performed at 400 to 700 ° C, typically at 500 to 550 ° C. In addition to the thermal annealing method, it is also possible to apply the laser annealing method or the rapid thermal annealing method (RTA method). By this heat treatment, hydrogen contained in the interlayer insulating film is released, and it is possible to hydrogenate the semiconductor layer.

그 후 소스 배선에 이르는 콘택트 홀과 각 불순물 영역에 이르는 콘택트 홀을 형성하기 위한 패터닝을 수행한다. 그리고, 각 불순물 영역과 각각 전기적으로 접속하는 배선을 형성한다. 또한 이들 배선으로서는 Ti막, 그 외의 합금막의 단층 또는 적층막을 패터닝하여 형성한다. 이와 같은 공정을 거쳐 TFT를 완성시킨다. 이들 공정은 도시하지 않는다. 이상과 같이 하여 동일 기판 내에 두 개의 Gate Overlap LDD 구조 트랜지스터를 조합한 CMOS 회로를 제조하는 것이 가능하다.Thereafter, patterning is performed to form contact holes that reach the source wiring and contact holes that reach each impurity region. And the wiring which electrically connects with each impurity area | region is formed, respectively. As these wirings, a single layer or a laminated film of a Ti film or other alloy film is patterned and formed. The TFT is completed through such a process. These processes are not shown. As described above, it is possible to manufacture a CMOS circuit combining two Gate Overlap LDD structure transistors in the same substrate.

[실시예2]Example 2

실시예 1은 소위 CMOS 회로를 사용한 제어 회로의 제조 방법에 관하여 설명한 것이지만, 본 실시예에서는 Gate Overlap LDD 구조 TFT와 싱글 드레인 구조 TFT를 혼재시켜 제조하는 제조 방법에 관하여 설명한다. 실시예 1의 제조 방법에 패터닝 공정을 1회 추가한 제조 방법이다. 제조 프로세스 내에서 상기 패터닝 공정을 추가하는 순서에 따라 활성층 상에서의 게이트 전극의 폭이 다른 2 종류의 싱글 드레인 구조를 제조할 수 있다. 따라서, Gate Overlap LDD 구조의 TFT와 싱글 드레인 구조 TFT를 혼재시켜 제조하는 제조 방법은 두 가지가 있다. 이하 제 1 제조 방법에 관하여 상세하게 설명한다.The first embodiment has been described with reference to a manufacturing method of a control circuit using a so-called CMOS circuit, but this embodiment will be described with reference to a manufacturing method in which a Gate Overlap LDD structure TFT and a single drain structure TFT are mixed. It is a manufacturing method which added the patterning process once to the manufacturing method of Example 1. Two types of single-drain structures having different widths of the gate electrodes on the active layer can be manufactured in the order of adding the patterning process in the manufacturing process. Therefore, there are two methods of manufacturing a mixture of a TFT having a gate overlap LDD structure and a single drain structure TFT. Hereinafter, the first manufacturing method will be described in detail.

먼저, 본 발명의 실시예인 Gate Overlap LDD 구조 TFT와 싱글 드레인 구조 TFT를 혼재시켜 제조하는 제 1 방법에 관하여, 도 4를 사용하여 설명한다. 본 실시예는 실시예 1에서 설명한 두 개 이상의 Gate Overlap LDD 구조 TFT를 동일 기판 내에 제조하는 방법을 응용한 것이다. 따라서, 기본적으로 실시예 1에서 설명한 도 3(A)에서 도 3(E)까지의 공정은 도 4(A)에서 도 4(E)까지의 공정과 중복되기 때문에, 설명은 생략하고, 이하 N채널형 TFT의 영역(417a)을 덮는 레지스트 마스크를 패터닝에 의해 형성하는 공정(도 4(F))부터 설명한다.First, a first method of mixing and manufacturing a gate overlap LDD structure TFT and a single drain structure TFT, which is an embodiment of the present invention, will be described with reference to FIG. This embodiment applies a method of manufacturing two or more Gate Overlap LDD structure TFTs described in Embodiment 1 in the same substrate. Therefore, since the process from FIG. 3 (A) to FIG. 3 (E) basically demonstrated in Example 1 overlaps with the process of FIG. 4 (A)-FIG. 4 (E), description is abbreviate | omitted and it follows hereafter N A process of forming a resist mask covering the region 417a of the channel type TFT by patterning will be described (Fig. 4 (F)).

공지의 패터닝 방법에 의해 N채널형 TFT의 영역(417a)을 덮도록 레지스트 마스크(418)를 형성한다(도 4(F) 참조). 이어서, p채널형 TFT의 영역(417b)에 대하여, TaN막의 이방성 에칭 처리를 행한다. 상기 제 2 층 게이트 전극막(W막)(414f)을 마스크로 하여, 제 1 층 게이트 전극막(416f)을 이방성 건식 에칭한다. 그 결과, 제 1 층 게이트 전극막(TaN막)(416g)이 형성된다(도 4(G) 참조). 또한 TaN막의 에칭은 완전 이방성 에칭이 되는 조건에서 행해지는 것이 바람직하다. 이 때, N채널형 TFT는 레지스트 마스크(418)로 덮여 있기 때문에 에칭되지 않는다. p채널형 TFT는 하드 마스크(412f)로 덮여 있는 채널 영역은 에칭되지 않지만, 벗겨낸 Lov영역에 있는 TaN막은 에칭된다.The resist mask 418 is formed so as to cover the region 417a of the N-channel TFT by a known patterning method (see Fig. 4F). Subsequently, an anisotropic etching process of the TaN film is performed on the region 417b of the p-channel TFT. The first layer gate electrode film 416f is anisotropic dry etched using the second layer gate electrode film (W film) 414f as a mask. As a result, a first layer gate electrode film (TaN film) 416g is formed (see Fig. 4G). In addition, it is preferable that etching of a TaN film is performed on conditions which become a complete anisotropic etching. At this time, since the N-channel TFT is covered with the resist mask 418, it is not etched. In the p-channel TFT, the channel region covered with the hard mask 412f is not etched, but the TaN film in the stripped Lov region is etched.

이어서, 레지스트 마스크(418)를 박리하고, 또한 하드 마스크(412f)를 박리한다. 이와 같이 하여, N채널형 TFT(417a) 영역의 게이트 전극은 2층 구조의 모자 형상의 게이트 형상이 되고, p채널형 TFT의 게이트 전극은 통상의 형상이 된다.Next, the resist mask 418 is peeled off, and the hard mask 412f is peeled off. In this way, the gate electrode of the N-channel TFT 417a region becomes a hat-shaped gate shape having a two-layer structure, and the gate electrode of the p-channel TFT has a normal shape.

더욱이 실시예 1에서 설명한 도 3(G), 도 3(H)와 같은 공정을 거쳐, n채널형 TFT의 소스 및 드레인 영역, Lov 영역, p채널형의 소스 및 드레인 영역에 소정 조건의 불순물 첨가를 행한다. 이와 같이 하여, n채널형 TFT에서 고농도 불순물 영역인 제 1 불순물 영역(419, 420) 및 저농도 불순물 영역인 제 2 불순물 영역(423, 424)을 형성하고, p채널형 TFT에서 소스 및 드레인 영역에 통상의 고농도 불순물 영역(421, 422)을 형성한다. 그 후, 층간 절연막을 형성하고, 각각의 반도체층에 첨가된 불순물 원소를 활성화 처리하는 공정을 행한다.Furthermore, impurities of a predetermined condition are added to the source and drain regions, the Lov region, and the p-channel source and drain regions of the n-channel TFT through the same processes as those of FIGS. 3 (G) and 3 (H) described in the first embodiment. Is done. In this manner, the first impurity regions 419 and 420, which are high concentration impurity regions, and the second impurity regions 423 and 424, which are low concentration impurity regions, are formed in the n-channel TFT, and the source and drain regions are formed in the p-channel TFT. Normal high concentration impurity regions 421 and 422 are formed. Thereafter, an interlayer insulating film is formed, and a step of activating an impurity element added to each semiconductor layer is performed.

그 후, 소스 배선에 이르는 콘택트 홀과 각 불순물 영역에 이르는 콘택트 홀을 형성하기 위한 패터닝을 행한다. 그리고, 각 불순물 영역과 각각 전기적으로 접속하는 배선을 형성한다. 이와 같은 공정을 거쳐 TFT를 완성시킨다. 이들 공정은 도시하지 않는다. 이상과 같이 하여, 동일 기판 내에 N채널형 Gate Overlap LDD 구조 TFT와 p채널형 싱글 드레인 구조 TFT를 혼재시켜 제조하는 것이 가능하다.Thereafter, patterning is performed to form contact holes that reach the source wiring and contact holes that reach each impurity region. And the wiring which electrically connects with each impurity area | region is formed, respectively. The TFT is completed through such a process. These processes are not shown. As described above, it is possible to produce a mixture of an N-channel gate overlap LDD structure TFT and a p-channel single drain structure TFT in the same substrate.

[실시예 3]Example 3

다음으로, 본 발명의 실시예인 Gate Overlap LDD 구조 TFT와 싱글 드레인 구조 TFT를 혼재시켜 제조하는 제 2 방법에 관하여 도 5를 이용하여 설명한다. 본 실시예는 실시예 1에서 설명한 두 개 이상의 Gate Overlap LDD 구조 TFT를 동일 기판내에 제조하는 방법을 응용한 것이다. 따라서, 기본적으로 실시예 1에서 설명한 도 3(A)부터 도 3(D)까지의 공정은 도 5(A)부터 도 5(D)의 공정과 중복되기 때문에 설명을 생략하고, 이하 p채널형 TFT의 영역(517b)을 덮는 레지스트 마스크를 패터닝에 의해 형성하는 공정(도 5(E))부터 설명한다.Next, a second method of mixing and manufacturing a gate overlap LDD structure TFT and a single drain structure TFT which is an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment applies a method of manufacturing two or more Gate Overlap LDD structure TFTs described in Embodiment 1 in the same substrate. Therefore, since the process of FIG. 3 (A)-FIG. 3 (D) demonstrated by Example 1 overlaps with the process of FIG. 5 (A)-FIG. 5 (D) fundamentally, description is abbreviate | omitted and is p-channel type hereafter. A process of forming a resist mask covering the region 517b of the TFT by patterning (Fig. 5 (E)) will be described.

공지의 패터닝 방법에 따라 P채널형 TFT의 영역(517b)을 덮도록 레지스트 마스크(518)를 형성한다(도 5(E) 참조).The resist mask 518 is formed so as to cover the region 517b of the P-channel TFT according to a known patterning method (see Fig. 5E).

이어서, 채널 마스크를 사용한 Lov 영역 에칭을 행한다. 제 1 층 게이트 전극막(515e)을 에칭 스토퍼로 하여 제 2 층 게이트 전극막(513d)을 이방성 건식 에칭 처리하여, Lov 영역에 제 1 층 게이트 전극막(515e)만을 남긴다(도 5(E) 참조). Gate Overlap LDD 게이트 에칭 시의 제 2 층 게이트 전극막(507)만을 이방성 건식 에칭했을 때와 동일한 방법에 의해 에칭한다. 또한 치수 보정이 필요한 경우는, Gate Overlap LDD 게이트 에칭의 경우와 마찬가지로 보정하면 좋다. 이 때, p채널형 TFT는 레지스트 마스크(518)로 덮여 있으므로 에칭되지 않는다. n채널형 TFT에 있어서는 하드 마스크(511e)로 덮여 있는 채널 영역은 에칭되지 않지만, 벗겨낸 Lov 영역에 있는 제 2 층 게이트 전극막(W)은 에칭된다.Next, Lov region etching is performed using a channel mask. Anisotropic dry etching of the second layer gate electrode film 513d using the first layer gate electrode film 515e as an etching stopper leaves only the first layer gate electrode film 515e in the Lov region (Fig. 5 (E)). Reference). Only the second layer gate electrode film 507 at the time of Gate Overlap LDD gate etching is etched by the same method as in the case of anisotropic dry etching. In the case where dimensional correction is required, the correction may be performed in the same manner as in the case of Gate Overlap LDD gate etching. At this time, the p-channel TFT is covered with the resist mask 518 and thus is not etched. In the n-channel TFT, the channel region covered with the hard mask 511e is not etched, but the second layer gate electrode film W in the stripped Lov region is etched.

이어서, 레지스트 마스크(518)를 박리하고, 또한 하드 마스크(511f, 511g)를 박리한다. 이와 같이 하여 n채널형 TFT의 게이트 전극은 모자 형상의 게이트의 형상이 되고, n채널형 TFT의 게이트 전극은 통상의 형상이 된다.Next, the resist mask 518 is peeled off, and the hard masks 511f and 511g are peeled off. In this way, the gate electrode of the n-channel TFT becomes a hat-shaped gate, and the gate electrode of the n-channel TFT becomes a normal shape.

또한, 실시예 1에서 설명한 도 3(G), 도 3(H)와 같은 공정을 거쳐, n채널형 TFT의 소스 및 드레인 영역, Lov 영역, p채널형의 소스 및 드레인 영역에 소정 조건의 불순물 첨가를 행한다. 이와 같이 하여, n채널형 TFT에서 고농도 불순물 영역인 제 1 불순물 영역(519, 520) 및 저농도 불순물 영역인 제 2 불순물 영역(523, 524)을 형성하고, p채널형 TFT에서 소스 및 드레인 영역에 통상의 고농도 불순물 영역(521, 522)을 형성한다(도 5(F) 참조). 그 후, 층간 절연막 형성 공정, 활성화 공정, 콘택트 홀 형성 공정, 및 배선 형성 공정을 거쳐 TFT를 완성시킨다. 이들 공정은 도시하지 않는다. 이상과 같이 하여 동일 기판 내에 n채널형 Gate Overlap LDD 구조 TFT와 p채널형 싱글 드레인 구조를 혼재시켜 제조하는 것이 가능하다.Also, impurities having predetermined conditions are applied to the source and drain regions, the Lov region, and the p-channel source and drain regions of the n-channel TFT through the same processes as those of FIGS. 3 (G) and 3 (H) described in the first embodiment. Addition is performed. In this way, the first impurity regions 519 and 520, which are high concentration impurity regions, and the second impurity regions 523 and 524, which are low concentration impurity regions, are formed in the n-channel TFT, and the source and drain regions are formed in the p-channel TFT. Normal high concentration impurity regions 521 and 522 are formed (see Fig. 5F). Thereafter, the TFT is completed through an interlayer insulating film forming step, an activation step, a contact hole forming step, and a wiring forming step. These processes are not shown. As described above, the n-channel gate overlap LDD structure TFT and the p-channel single drain structure can be mixed and manufactured in the same substrate.

[실시예 4]Example 4

본 실시예에서 Lov가 다른 Gate Overlap LDD 구조 TFT를 혼재시켜 제조하는 제조 방법에 관하여 설명한다. 기본적으로는 실시예 1과 마찬가지로 제조되지만, 다음의 점에서 상이하다. Lov 목적값, 즉 LDD 영역 중 게이트 전극과 중첩되는 영역의 길이의 종류마다, 마스크의 형성을 행한다. 그리고, Gate Overlap LDD 게이트 에칭을 별도로 행한다. 또한 하드 마스크의 두께를 Lov의 최소값보다 작은 값으로 하고, 습식 에칭 시의 오버 에칭량을 제어하는 것으로, 하드 마스크의 치수를 제어하는 방법을 채용한다.In this embodiment, a description will be given of a manufacturing method in which a Lov of different Gate Overlap LDD structure TFTs is mixed. Basically, it manufactures similarly to Example 1, but differs in the following point. A mask is formed for each type of Lov target value, that is, the length of the region overlapping with the gate electrode in the LDD region. Then, Gate Overlap LDD gate etching is performed separately. The thickness of the hard mask is controlled by setting the thickness of the hard mask to a value smaller than the minimum value of Lov and controlling the amount of over etching during wet etching.

본 발명의 실시예인 Lov가 다른 Gate Overlap LDD 구조 TFT를 혼재시켜 제조하는 방법에 관하여, 아래에 설명한다. 본 실시예는 실시예 1에서 설명한 두 개 이상의 Gate Overlap LDD 구조 TFT를 동일 기판 내에 제조하는 방법을 응용한 것이다. 따라서 실시예 1에서의 설명과 공통하는 설명은 생략하고, 변경점에 관하여 상세하게 설명한다. 본 실시예에서는 Lov=0.3㎛의 TFT와 Lov=0.5㎛의 TFT를 동일 기판 내에 형성하는 방법을 도 6을 사용하여 설명한다.A method in which Lov, which is an embodiment of the present invention, is produced by mixing different Gate Overlap LDD structure TFTs is described below. This embodiment applies a method of manufacturing two or more Gate Overlap LDD structure TFTs described in Embodiment 1 in the same substrate. Therefore, description common to the description in Example 1 will be omitted, and changes will be described in detail. In this embodiment, a method of forming Lov = 0.3 mu m TFT and Lov = 0.5 mu m TFT in the same substrate will be described with reference to FIG.

먼저, 도 6(A)에 도시한 바와 같이, 기판(601) 상에 하지막(602), 활성층(603), 게이트 절연막(604), 제 1 도전막으로서 제 1 층 게이트 전극막(605), 제 2 도전막으로서 제 2 층 게이트 전극막(606), 하드 마스크층(607)의 성막까지를 행한다. 하드 마스크층(607)의 두께는 목적으로 하는 Lov의 값인 0.3㎛ 이하가 아니면 안된다.First, as shown in FIG. 6A, a base film 602, an active layer 603, a gate insulating film 604, and a first layer gate electrode film 605 as a first conductive film on the substrate 601. To the deposition of the second layer gate electrode film 606 and the hard mask layer 607 as the second conductive film. The thickness of the hard mask layer 607 should be 0.3 micrometer or less which is a value of the target Lov.

다음으로, 레지스트 마스크를 형성한다. Lov 값을 0.3㎛으로 한 TFT의 영역은 레지스트 마스크(608)를 형성하여, Gate Overlap LDD 게이트 마스크로 한다. Lov 값을 0.5㎛로 한 TFT의 영역은 전체를 덮도록 레지스트 마스크(609)를 형성한다. 이와 같은 레지스트 마스크는 실시예 1에서 사용한 패터닝용 레티클 상의 패턴을 설계 변경하는 것에 의해 용이하게 형성할 수 있다.Next, a resist mask is formed. A region of the TFT having a Lov value of 0.3 µm forms a resist mask 608 to serve as a gate overlap LDD gate mask. The resist mask 609 is formed so as to cover the entire area of the TFT having a Lov value of 0.5 mu m. Such a resist mask can be easily formed by design change of the pattern on the patterning reticle used in Example 1. FIG.

그리고, Lov 목적값 0.3㎛의 TFT만을 실시예 1에 있어서의 도 3(A)에서 도 3(D)까지와 마찬가지의 공정에 의해 Gate Overlap LDD 게이트 에칭을 행한다. 그 후, 레지스트 마스크(608, 609)를 박리한다.Then, only the TFT having a Lov objective value of 0.3 µm is subjected to Gate Overlap LDD gate etching in the same manner as in FIGS. 3A to 3D in Example 1. FIG. Thereafter, the resist masks 608 and 609 are peeled off.

또한 하드 마스크(607)의 치수는 습식 에칭 시의 오버 에칭량을 제어하는 것으로 제어하여, 레지스트 마스크(608)와의 치수차를 한쪽 0.3㎛로 한다.In addition, the dimension of the hard mask 607 is controlled by controlling the amount of over-etching at the time of wet etching, and makes the dimension difference with the resist mask 608 one side 0.3 micrometer.

여기까지 진행된 상태에서는, Lov 목적값 0.3㎛의 TFT 영역은 도 6(E)의 상태가 되어 있어, 게이트 전극 패턴의 가장자리에서부터 하드 마스크의 가장자리까지의 길이는 0.3㎛로 목적하는 Lov의 값에 상당한다. 한편, 목적하는 Lov값 0.5㎛의 TFT 영역은 하드 마스크층(607) 전체가 에칭되지 않고 남아 도 6(A)의 상태가되어 있다.In the state advanced to here, the TFT area | region of 0.3 micrometers of Lov values becomes the state of FIG. 6 (E), and the length from the edge of a gate electrode pattern to the edge of a hard mask is 0.3 micrometers, and corresponds to the target Lov value. do. On the other hand, in the TFT region having a desired Lov value of 0.5 mu m, the entire hard mask layer 607 is not etched and remains in the state of Fig. 6A.

이어서 레지스트 마스크를 형성한다. Lov값을 0.5㎛로 한 TFT의 영역은 레지스트 마스크(611)를 패터닝에 의해 형성한다. 이것이 Gate Overlap LDD 게이트 마스크가 된다. 이 때 동시에 Lov값을 0.3㎛로 한 TFT의 영역 전체를 덮도록 레지스트 마스크(610)를 형성한다. 이와 같은 레지스트 마스크는 실시예 1에서 사용한 패터닝용 레티클 상의 패턴을 설계 변경하는 것에 의해 용이하게 형성할 수 있다. 또한 레지스트 마스크(610, 611)를 사용한 습식 에칭에 의해 하드 마스크를 형성한다. 하드 마스크(607g)의 치수는 습식 에칭 시의 오버 에칭량을 제어하여, 레지스트 마스크(611)와의 치수차를 한쪽 0.5㎛로 한다.Next, a resist mask is formed. A region of the TFT having a Lov value of 0.5 µm forms a resist mask 611 by patterning. This is the Gate Overlap LDD gate mask. At this time, a resist mask 610 is formed so as to cover the entire area of the TFT having a Lov value of 0.3 mu m. Such a resist mask can be easily formed by design change of the pattern on the patterning reticle used in Example 1. FIG. In addition, a hard mask is formed by wet etching using the resist masks 610 and 611. The dimension of the hard mask 607g controls the amount of over-etching at the time of wet etching, and makes the dimension difference with the resist mask 611 into 0.5 micrometer one side.

그리고 목적하는 Lov값이 0.5㎛인 TFT 영역에 대해서만, 상술한 Gate Overlap LDD 게이트 에칭을 행한다. 이것은 실시예 1에 있어서의 도 3(A)부터 도 3(D)까지와 마찬가지의 공정에 의해 행한다. 그 후, 레지스트 마스크(610, 611)를 박리한다.The above-described Gate Overlap LDD gate etching is performed only on the TFT region having a desired Lov value of 0.5 µm. This is performed by the same process as FIG. 3 (A)-FIG. 3 (D) in Example 1. FIG. Thereafter, the resist masks 610 and 611 are peeled off.

여기까지 진행된 상태에서는, 목적하는 Lov값 0.5㎛의 TFT의 영역은 도 6(F)의 상태가 되어 있어, 게이트 전극 패턴의 가장자리부터 하드 마스크 가장자리까지의 길이는 0.5㎛로 목적하는 Lov값에 상당한다. 한편, 목적하는 Lov값 0.3㎛의 TFT의 영역은 Lov값 0.5㎛의 TFT 영역의 Gate Overlap LDD 게이트 에칭 시에, 레지스트 마스크(610)로 전체가 덮여 있었기 때문에 에칭되지 않고 이전 공정의 상태에서 변화하지 않는다. 즉 도 6(E)의 상태 그대로이고, 게이트 전극 패턴의 가장자리부터 하드 마스크의 가장자리까지의 길이는 0.3㎛로 목적하는 Lov값에 상당한다.In the state advanced to here, the area | region of TFT of 0.5 micrometer of target Lov values becomes the state of FIG. 6 (F), and the length from the edge of a gate electrode pattern to the hard mask edge is 0.5 micrometer corresponded to a target Lov value. do. On the other hand, the TFT region having a desired Lov value of 0.3 μm was not etched without changing in the state of the previous process because the entire area was covered with the resist mask 610 during the Gate Overlap LDD gate etching of the Lov value of 0.5 μm. Do not. That is, in the state of FIG. 6E, the length from the edge of the gate electrode pattern to the edge of the hard mask corresponds to the desired Lov value at 0.3 μm.

이어서 채널 마스크인 하드 마스크(607f, 607g)를 사용하여, 목적하는 Lov값이 0.3㎛ 및 0.5㎛인 두 개의 TFT 영역에 대하여 Lov 영역 에칭을 행한다. 실시예 1에 있어서의 도 3(E)과 동일한 공정에 의해 제 2 층 게이트 전극막만을 이방성 건식 에칭 처리한다. 그 후, 하드 마스크(607f, 607g)를 박리한다.Next, using the hard masks 607f and 607g which are channel masks, Lov area | region etching is performed with respect to two TFT area | regions whose target Lov values are 0.3 micrometer and 0.5 micrometer. Only the second layer gate electrode film is subjected to the anisotropic dry etching process by the same process as that in Fig. 3E in the first embodiment. Thereafter, the hard masks 607f and 607g are peeled off.

이와 같이 하여, Lov는 목적하는 Lov값 0.5㎛인 TFT의 영역에서는 0.3㎛, 목적하는 Lov값 0.5㎛인 TFT의 영역에서는 0.5㎛가 된다. 동시에 목적으로 하는 Lov를 획득한다. 이와 같이 하여, 목적한대로의 Lov를 가지는 모자 형상의 게이트를 형성할 수 있고, Lov=0.3㎛의 Gate Overlap LDD 구조의 TFT와 Lov=0.5㎛의 Gate Overlap LDD 구조의 TFT를 동일 기판 내에 혼재시켜 형성할 수 있다.Thus, Lov becomes 0.3 micrometer in the area | region of TFT with a target Lov value of 0.5 micrometer, and 0.5 micrometer in the area | region of TFT which has a target Lov value of 0.5 micrometer. At the same time, obtain the desired Lov. In this manner, a hat-shaped gate having a desired Lov can be formed, and a TFT having a Gate Overlap LDD structure having a Lov of 0.3 μm and a TFT having a Gate Overlap LDD structure having a Lov of 0.5 μm are mixed in the same substrate. can do.

또한 실시예 1에서 설명한 도 3(G)에서 도 3(H)까지의 공정과 같은 공정을 거쳐, n채널형 TFT의 소스 및 드레인 영역, 및 Lov 영역, p채널형 소스 및 드레인 영역, 및 Lov 영역에 소정 조건의 불순물 첨가를 행한다. 이와 같이 하여 N채널형 TFT 및 P채널형 TFT에서 고농도 불순물 영역인 제 1 불순물 영역(619∼622) 및 저농도 불순물 영역인 제 2 불순물 영역(623∼626)을 형성한다.In addition, the source and drain regions of the n-channel TFT, the Lov region, the p-channel source and drain region, and Lov are subjected to the same processes as those in FIGS. 3 (G) to 3 (H) described in the first embodiment. Impurities under predetermined conditions are added to the region. In this manner, the first impurity regions 619 to 622 which are high concentration impurity regions and the second impurity regions 623 to 626 which are low concentration impurity regions are formed in the N-channel TFT and the P-channel TFT.

그 후, 층간 절연막을 형성한다. 그리고 각각의 반도체층에 첨가된 불순물 원소를 활성화 처리하는 공정을 행한다.Thereafter, an interlayer insulating film is formed. And the process of activating the impurity element added to each semiconductor layer is performed.

소스 배선에 이르는 콘택트 홀과 각 불순물 영역에 이르는 콘택트 홀을 형성하기 위한 패터닝을 행한다. 그리고 각 불순물 영역과 각각 전기적으로 접속하는 배선을 형성한다. 이와 같은 공정을 거쳐 TFT를 완성시킨다. 이들 공정은 도시하지 않는다. 이상과 같이 하여 동일 기판 내에 Lov 영역이 다른 n채널형 Gate OverlapLDD 구조 TFT와 p채널형 Gate Overlap LDD 구조 TFT를 혼재시켜 제조하는 것이 가능하다.Patterning is performed to form contact holes that reach the source wiring and contact holes that reach each impurity region. Wirings electrically connected to the respective impurity regions are formed. The TFT is completed through such a process. These processes are not shown. As described above, the n-channel Gate Overlap LDD structure TFT and the p-channel Gate Overlap LDD structure TFT having different Lov regions in the same substrate can be mixed.

[실시예 5]Example 5

다음으로, 실시예 1의 Gate Overlap LDD 구조 트랜지스터의 제조 방법을 변경하는 것으로, Loff 영역만을 가지는 TFT 구조의 제조 방법을 설명한다.Next, the manufacturing method of the TFT structure which has only a Loff area is demonstrated by changing the manufacturing method of the Gate Overlap LDD structure transistor of Example 1. FIG.

본 실시예에서는 Loff 영역을 가지는 TFT의 제조 방법에 관하여, 도 7을 사용하여 설명한다. 기본적으로 레지스트 마스크 패턴 공정에서부터 제 2 층 게이트 전극막만을 에칭하는 공정까지인 도 3(A)에서 도 3(C)까지의 제조 방법은 실시예 1의 발명과 동일하므로, 여기에서는 생략한다. 도 3(C)에 도시한 에칭 조건에 의해, 제 2 층 게이트 전극막(W막)(713, 714)만이 에칭되기 때문에, 제 1 층 게이트 전극막(TaN)(706)은 에칭되지 않고 남는다. 제 1 층 게이트 전극막(TaN)을 남기는 이유는, 후술하는 채널 에칭 시에, 소스 및 드레인 영역의 게이트 절연막이나 활성층을 소실시키지 않기 위해서이다. 그러나 이것을 고려할 필요가 없는 에칭 조건에 의해, 제 2 층 게이트 전극막(W막)을 에칭하는 경우는 제 1 층 게이트 전극막을 남기지 않고 에칭하여도 좋다.In this embodiment, a manufacturing method of a TFT having an Loff region will be described with reference to FIG. Since the manufacturing method from FIG. 3 (A) to FIG. 3 (C) which is basically from a resist mask pattern process to the process of only etching a 2nd layer gate electrode film is the same as the invention of Example 1, it abbreviate | omits here. Since only the second layer gate electrode films (W films) 713 and 714 are etched by the etching conditions shown in FIG. 3C, the first layer gate electrode films (TaN) 706 remain unetched. . The reason for leaving the first layer gate electrode film TaN is to prevent the gate insulating film and the active layer of the source and drain regions from being lost during the channel etching described later. However, when etching the 2nd layer gate electrode film (W film) by the etching conditions which do not need to consider this, you may etch without leaving a 1st layer gate electrode film.

또한 이 에칭은 완전 이방성 에칭이 되는 조건으로 행하는 것이 바람직하다. 완전 등방성 에칭은 레지스트 마스크의 아래까지 제 2 층 게이트 전극막(W막)이 에칭되므로, 바람직하지 않다. 완전 이방성 에칭보다도 등방성 에칭에 다소 가까운 조건에서 행하는 경우는, 실시예 1에서 설명한 요령으로 치수 보정을 행하면 좋다.Moreover, it is preferable to perform this etching on the conditions which become a complete anisotropic etching. Fully isotropic etching is not preferable because the second layer gate electrode film (W film) is etched down to below the resist mask. When performing on the conditions somewhat closer to an isotropic etching than a complete anisotropic etching, dimension correction may be performed by the method demonstrated in Example 1. FIG.

이어서, 레지스트 마스크(709, 710)를 박리하여, 하드 마스크(711, 712)를노출시킨다. 이 공정은 도시하지 않는다. 그리고, 공지의 패터닝 방법에 의해 p채널형 TFT의 영역(717b)을 덮도록 레지스트 마스크(718)를 형성한다(도 7(D) 참조). 그 후, n채널형 TFT의 소스 및 드레인 영역에 n형의 고농도 불순물을 첨가한다. 본 실시예에서는 소스 및 드레인 영역에 제 1 층 게이트 전극막을 남기고 있기 때문에, 고농도 불순물을 제 1 층 게이트 전극막과 게이트 절연막을 관통시켜 첨가한다. 게이트 Loff 마스크를 사용한 에칭으로 제 1 층 게이트 전극막까지 제거한 경우는 고농도 불순물을 게이트 절연막만을 관통시켜 첨가한다. 그러나, Loff 영역은 제 1 층 게이트 전극막 및 제 2 층 게이트 전극막에 의해 마스크되어 있기 때문에 불순물은 일체 첨가되지 않는다. 이것에 의해 소스 및 드레인 영역만이 고농도 불순물 영역이 되어, 제 1 불순물 영역(719, 720)이 형성된다(도 7(D) 참조).Next, the resist masks 709 and 710 are peeled off to expose the hard masks 711 and 712. This process is not shown. Then, a resist mask 718 is formed so as to cover the region 717b of the p-channel TFT by a known patterning method (see Fig. 7D). Thereafter, n-type high concentration impurity is added to the source and drain regions of the n-channel TFT. In this embodiment, since the first layer gate electrode film is left in the source and drain regions, high concentration impurities are added through the first layer gate electrode film and the gate insulating film. In the case where the first layer gate electrode film is removed by etching using a gate Loff mask, high concentration impurities are added through only the gate insulating film. However, since the Loff region is masked by the first layer gate electrode film and the second layer gate electrode film, impurities are not added at all. As a result, only the source and drain regions become high concentration impurity regions, and the first impurity regions 719 and 720 are formed (see Fig. 7D).

그 후, 레지스트 마스크(718)를 박리한다. 이어서 공지의 패터닝 방법에 의해 n채널형 TFT 영역(717a)을 덮도록 레지스트 마스크(721)를 형성한다(도 7(E) 참조). 그 후, p채널형 TFT의 소스 및 드레인 영역에 p형의 고농도 불순물을 첨가한다. 불순물 첨가 조건은 n채널형 TFT의 경우에 준하고, 여기에서는 생략한다. 이것에 의해 소스 및 드레인 영역만이 고농도 불순물 영역이 되어, 제 1 불순물 영역(721, 722)이 형성된다(도 7(E) 참조).Thereafter, the resist mask 718 is peeled off. Then, a resist mask 721 is formed to cover the n-channel TFT region 717a by a known patterning method (see Fig. 7E). Thereafter, p-type high concentration impurities are added to the source and drain regions of the p-channel TFT. Impurity addition conditions are similar to those of the n-channel TFT, and are omitted here. As a result, only the source and drain regions become high concentration impurity regions, and the first impurity regions 721 and 722 are formed (see Fig. 7E).

이어서, 불순물 첨가 후에 레지스트 마스크(721)를 박리하여, 하드 마스크(711)를 노출시킨다. 그리고 하드 마스크(711, 712), 즉, 채널 마스크를 사용한 채널 에칭을 행한다. 본 실시예에서는 제 1 층 게이트 전극막(TaN)을 에칭 스토퍼로 하여 남기고 있으므로 Loff 영역의 제 2 층 게이트 전극막(W)을 에칭한 후,제 1 층 게이트 전극막(TaN)을 에칭한다. 또한 에칭 조건 등은 실시예 1에 준한다. 게이트 Loff 마스크(채널 영역과 Loff 영역을 합한 영역을 덮는 마스크)를 사용한 에칭으로 제 1 층 게이트 전극막(TaN)을 남기지 않고 제거한 경우는, Loff 영역의 제 2 층 게이트 전극막(W) 및 제 1 층 게이트 전극막(TaN)을 제거한다. 이와 같이 하여 제 1 형상의 도전층(723a, 723b)이 형성된다(도 7(F)). 또한 이 에칭도 완전 이방성 에칭이 되는 조건에서 행하는 것이 바람직하다. 필요하다면 치수 보정을 행한다.Next, after the addition of the impurity, the resist mask 721 is peeled off to expose the hard mask 711. Then, channel etching using hard masks 711 and 712, that is, channel masks, is performed. In this embodiment, since the first layer gate electrode film TaN is left as an etching stopper, the second layer gate electrode film W in the Loff region is etched and the first layer gate electrode film TaN is etched. In addition, etching conditions are based on Example 1. FIG. When the first layer gate electrode film TaN is removed without leaving by etching using a gate Loff mask (a mask covering a region in which the channel region and the Loff region are combined), the second layer gate electrode film W and the first layer of the Loff region are removed. The one-layer gate electrode film TaN is removed. In this manner, conductive layers 723a and 723b of the first shape are formed (FIG. 7F). Moreover, it is preferable to perform this etching also on the conditions used as a complete anisotropic etching. If necessary, dimension correction is performed.

이어서 습식 에칭에 의해 하드 마스크(711, 712)를 제거한다. 그리고, 공지의 패터닝 방법에 의해 p채널형 TFT의 영역(717b)을 덮도록 레지스트 마스크(729)를 형성한다(도 7(G) 참조). 그 후, n채널형 TFT의 Loff 영역에 N형의 저농도 불순물을 첨가한다. 불순물은 게이트 절연막을 관통시켜 첨가한다. 또한 Loff 영역에의 불순물 첨가는 Loff 영역에 있어서의 제 1 층 게이트 전극막(TaN)을 제거하기 전에, 제 1 층 게이트 전극막과 게이트 절연막을 관통시켜 첨가하여도 좋다.The hard masks 711 and 712 are then removed by wet etching. Then, a resist mask 729 is formed so as to cover the region 717b of the p-channel TFT by a known patterning method (see Fig. 7G). Thereafter, an N-type low concentration impurity is added to the Loff region of the n-channel TFT. Impurities are added through the gate insulating film. The impurity addition to the Loff region may be added through the first layer gate electrode film and the gate insulating film before removing the first layer gate electrode film TaN in the Loff region.

그 후, 레지스트 마스크(729)를 박리한다. 이어서 공지의 패터닝 방법에 의해 n채널형 TFT의 영역(717a)을 덮도록 레지스트 마스크(724)를 형성한다(도 7(H) 참조). 그 후, p채널형 TFT의 소스 및 드레인 영역에 p형의 저농도 불순물을 첨가한다. 불순물 첨가 조건은 n채널형 TFT의 경우에 준하며, 여기에서는 생략한다. 이것에 의해, 소스 및 드레인 영역이 고농도 불순물 영역이 되고, 또한 Loff 영역이 저농도 불순물 영역이 되어, 제 1 불순물 영역(719∼722), 제 2 불순물 영역(725∼728)이 형성된다(도 7(H) 참조).Thereafter, the resist mask 729 is peeled off. Subsequently, a resist mask 724 is formed to cover the region 717a of the n-channel TFT by a known patterning method (see Fig. 7H). Thereafter, p-type low concentration impurities are added to the source and drain regions of the p-channel TFT. Impurity addition conditions are similar to those of the n-channel TFT, and are omitted here. As a result, the source and drain regions become high concentration impurity regions, and the Loff regions become low concentration impurity regions, thereby forming first impurity regions 719 to 722 and second impurity regions 725 to 728 (FIG. 7). (H)).

그 후, 층간 절연막을 형성한다. 그리고 각각의 반도체층에 첨가된 불순물 원소를 활성화 처리하는 공정을 행한다.Thereafter, an interlayer insulating film is formed. And the process of activating the impurity element added to each semiconductor layer is performed.

소스 배선에 이르는 콘택트 홀과 각 불순물 영역에 이르는 콘택트 홀을 형성하기 위한 패터닝을 행한다. 그리고 각 불순물 영역과 각각 전기적으로 접속하는 배선을 형성한다. 이와 같은 공정을 거쳐 TFT를 완성시킨다. 이들 공정은 도시하지 않는다. 이상과 같이 하여 동일 기판 내에 N채널형 및 P채널형의 Loff 영역만을 가지는 TFT를 혼재시켜 제조하는 것이 가능하다.Patterning is performed to form contact holes that reach the source wiring and contact holes that reach each impurity region. Wirings electrically connected to the respective impurity regions are formed. The TFT is completed through such a process. These processes are not shown. As described above, it is possible to produce a mixture of TFTs having only N-channel and P-channel Loff regions in the same substrate.

본 실시예에서는 동일 기판 내에 있어서의 두 개의 TFT의 Loff 값은 모두 일정하지만 적층 마스크의 형성과 게이트 Loff 에칭을 Loff의 값마다 행하는 것에 의해, Loff 값이 다른 TFT나 싱글 드레인 구조(Loff=0)의 TFT를 동일 기판 상에 혼재시키는 반도체 장치의 제조 방법으로 하여도 좋다.In this embodiment, although the Loff values of the two TFTs in the same substrate are constant, TFT or single-drain structures having different Loff values by forming a lamination mask and performing gate Loff etching for each Loff value (Loff = 0) It is good also as a manufacturing method of the semiconductor device which mixes TFT of on a same board | substrate.

[실시예 6]Example 6

본 실시예에서는 Gate Overlap LDD 구조의 TFT를 사용한 투과형 액정 표시 장치의 제조 방법에 관하여 설명한다. 또한 기본적으로 실시예 1에 기재된 제조 방법과 동일한 방법으로 제조하기 때문에 중복되는 설명은 생략한다.In this embodiment, a method of manufacturing a transmissive liquid crystal display device using a TFT having a Gate Overlap LDD structure will be described. In addition, since it manufactures by the method similar to the manufacturing method of Example 1, the overlapping description is abbreviate | omitted.

먼저, 액정 표시 장치의 구성 요건의 하나인 TFT 어레이 기판의 제조 방법에 관하여 설명한다.First, the manufacturing method of the TFT array substrate which is one of the structural requirements of a liquid crystal display device is demonstrated.

도 11에 있어서, TFT 제조용의 기판(1101)을 준비한다. 이어서, 기판(1101)에 기판으로부터의 불순물 확산을 방지하기 위한 하지 절연막(1102a, 1102b)을 형성한다. 하지 절연막(1102)에는 산화 실리콘막이나 질화 실리콘막 등의 절연성을가지는 것을 사용한다.In Fig. 11, a substrate 1101 for TFT manufacturing is prepared. Subsequently, underlying insulating films 1102a and 1102b are formed in the substrate 1101 to prevent diffusion of impurities from the substrate. As the base insulating film 1102, an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is used.

하지 절연막(1102) 상에 반도체층(1103)을 형성한다. 반도체층(1103)은, 비정질 실리콘막을 성막한 후, 상기 비정질 실리콘막을 결정화하여 얻어진 결정질 실리콘막을 포토리소그래피 및 에칭에 의해 원하는 형상으로 형성한다. 반도체층(1103)에는 소자(素子)의 역치 전압을 제어하기 위한 불순물을 첨가한다. 상기 불순물로서는 인 혹은 붕소 등을 사용한다. 상기 불순물의 첨가는 상기 비정질 실리콘막을 성막한 후, 혹은 상기 비정질 실리콘막을 결정화한 후, 또는 반도체층(1103)을 형성한 후에 도핑에 의해 수행한다. 또한 성막 시에 상기 불순물을 첨가한 비정질 실리콘막을 사용해도 좋다.The semiconductor layer 1103 is formed on the underlying insulating film 1102. After the amorphous silicon film is formed, the semiconductor layer 1103 forms a crystalline silicon film obtained by crystallizing the amorphous silicon film into a desired shape by photolithography and etching. An impurity for controlling the threshold voltage of the element is added to the semiconductor layer 1103. As the impurity, phosphorus or boron is used. The addition of the impurity is performed by doping after forming the amorphous silicon film, or after crystallizing the amorphous silicon film, or after forming the semiconductor layer 1103. In addition, you may use the amorphous silicon film which added the said impurity at the time of film-forming.

이어서, 반도체층(1103) 상에 게이트 절연막(1104)을 형성한다. 절연막(1104)은 두께 100nm∼120nm의 실리콘 산화막을 성막하여 형성하고 있다. 게이트 절연막(1104)의 두께는, 필요에 따라 100nm 이하이거나 혹은 120nm 이상이라도 상관없다. 상기 실리콘 산화물 이외에도 질화 실리콘막 등의 절연막을 사용하여도 상관없다.Subsequently, a gate insulating film 1104 is formed on the semiconductor layer 1103. The insulating film 1104 is formed by forming a silicon oxide film having a thickness of 100 nm to 120 nm. The thickness of the gate insulating film 1104 may be 100 nm or less or 120 nm or more as needed. In addition to the silicon oxide, an insulating film such as a silicon nitride film may be used.

게이트 절연막(1104) 상에 게이트 전극(1105a, 1105b)을 형성한다. 게이트 절연막(1104) 상에 두께 20∼100nm의 도전성막(1105a)과 두께 100∼400nm의 도전성막(1105b)을 적층 성막하고, 포토리소그래피 및 에칭에 의해 원하는 형상의 게이트 전극(1105)을 형성한다. 본 실시예에서는 도전성막(1105a)에 TaN, 도전성막(1105b)에 W를 사용하고 있다.Gate electrodes 1105a and 1105b are formed on the gate insulating film 1104. A conductive film 1105a having a thickness of 20 to 100 nm and a conductive film 1105b having a thickness of 100 to 400 nm are laminated on the gate insulating film 1104, and a gate electrode 1105 having a desired shape is formed by photolithography and etching. . In this embodiment, TaN is used for the conductive film 1105a and W is used for the conductive film 1105b.

n-- 영역(1106)을 형성한다. n-- 영역(1106)은 반도체층 전면에 인을 도핑하여 형성한다. 본 실시예에서는 인을 사용하고 있지만, n형 불순물 원소라면 As 등을 사용하여도 상관없다. 또한 이온 도핑 이외에 이온 주입 등의 방법을 사용하여도 상관없다.n− forms region 1106. The n− region 1106 is formed by doping phosphorus on the entire surface of the semiconductor layer. Phosphorus is used in the present embodiment, but as long as it is an n-type impurity element, As may be used. In addition to ion doping, a method such as ion implantation may be used.

n- 영역(1107), n+ 영역(1108)을 형성한다. n- 영역(1107) 및 n+ 영역(1108) 이외의 영역에 n형 불순물이 첨가되지 않도록 레지스트 마스크한 후, 인을 도핑하여 n- 영역 및 n+ 영역을 형성한다. n- 영역(1107)에는 게이트 전극(1105a)을 관통하여 인이 도핑된다. 또한 n- 영역에는 반도체층(1103) 상에 남아 있는 절연막을 관통하여 도핑된다. 본 실시예에서는 n- 영역(1107)을 형성하기 위한 도핑과 n+ 영역(1108)을 형성하기 위한 도핑을 동시에 행하고 있으나, n- 영역 형성용과 n+ 영역 형성용으로 도핑 조건을 바꾸어 행하여도 좋다. 또한 인 이외에 As 등의 n형 불순물을 사용해도 좋고, 첨가 방법도 이온 도핑 이외에 이온 주입 등의 방법을 사용하여도 상관없다.n-region 1107 and n + region 1108 are formed. After the resist mask is prevented from adding n-type impurities to regions other than the n- region 1107 and the n + region 1108, phosphorus is doped to form n- and n + regions. Phosphorus is doped in the n− region 1107 through the gate electrode 1105a. In addition, the n− region is doped through the insulating film remaining on the semiconductor layer 1103. In this embodiment, the doping for forming the n− region 1107 and the doping for forming the n + region 1108 are simultaneously performed. Alternatively, the doping conditions may be changed for forming the n− region and for forming the n + region. In addition to phosphorus, n-type impurities such as As may be used, and the addition method may be a method such as ion implantation in addition to ion doping.

p- 영역(1109), p+ 영역(1110)을 형성한다. p- 영역(1109) 및 p+ 영역(1110) 이외의 영역에 p형 불순물이 첨가되지 않도록 레지스트 마스크한 후, 인을 도핑하여 p- 영역 및 p+ 영역을 형성한다. p- 영역(1109)에는 게이트 전극(1105a)을 관통하여 인이 도핑된다. 또한 p- 영역에는 반도체층(1103) 상에 남아있는 절연막을 관통하여 도핑된다. 본 실시예에서는 p- 영역(1109)을 형성하기 위한 도핑과 p+ 영역(1110)을 형성하기 위한 도핑을 동시에 실시하지만, p- 영역(1109) 형성용과 p+ 영역(1110) 형성용으로 도핑 조건을 바꾸어 행하여도 좋다. 또한 인 이외에 As 등의 p형 불순물을 사용하여도 좋고, 첨가 방법도 이온 도핑 이외에 이온 주입 등의 방법을 사용하여도 상관없다.p-region 1109 and p + region 1110 are formed. After the resist mask is prevented from adding p-type impurities to regions other than the p- region 1109 and the p + region 1110, phosphorus is doped to form the p- region and the p + region. Phosphorus is doped in the p− region 1109 through the gate electrode 1105a. In addition, the p− region is doped through the insulating film remaining on the semiconductor layer 1103. In this embodiment, the doping to form the p- region 1109 and the doping to form the p + region 1110 are performed simultaneously, but the doping conditions are used to form the p- region 1109 and to form the p + region 1110. You may change it. In addition to phosphorus, p-type impurities such as As may be used, and the addition method may be a method such as ion implantation in addition to ion doping.

층간 절연막(1111a, 1111b, 1111c)을 형성한다. 층간 절연막(1111)은 무기막인 제 1 층간 절연막(1111a)과 제 2 층간 절연막(1111b) 및 유기막인 제 3 층간 절연막(1111c)으로 형성된다.The interlayer insulating films 1111a, 1111b, and 1111c are formed. The interlayer insulating film 1111 is formed of a first interlayer insulating film 1111a, which is an inorganic film, a second interlayer insulating film 1111b, and a third interlayer insulating film 1111c, which is an organic film.

제 1 층간 절연막(1111a)에는 두께 50∼100nm의 산화 실리콘막을 사용한다. 제 1 층간 절연막(1111a)을 형성한 후, 열에 의해 반도체층에 첨가한 불순물을 활성화한다. 상기 활성화는 노(furnace)에 의해 질소 가스 분위기 내에서 550℃, 1∼12시간 행한다. 본 실시예에서는 활성화에 노를 사용하였지만, RTA나 레이저를 사용하여 행하여도 상관없다. 상기 활성화의 분위기, 온도, 시간은 상기에 한정되지 않는다. 저산소 분위기 내에서 노나 RTA에 의한 활성화를 행하는 등, 게이트 전극(1105)이 산화되지 않는 분위기에서 활성화하는 것이라면, 층간 절연막(1111a)은 없어도 좋다. 또한 레이저에 의해 활성화를 행하는 경우도, 층간 절연막(1111a)은 없어도 좋다. 또한 상기 산화 실리콘막 이외에, 활성화 온도에 내성이 있고 활성화 중에 게이트 전극(1105)의 산화를 방지할 수 있고, 또한 광투과성이 좋은 것이라면, 상기 산화 실리콘막 이외의 재료를 사용하여도 좋다.A silicon oxide film with a thickness of 50 to 100 nm is used for the first interlayer insulating film 1111a. After the first interlayer insulating film 1111a is formed, impurities added to the semiconductor layer by heat are activated. The activation is carried out by a furnace at 550 ° C. for 1 to 12 hours in a nitrogen gas atmosphere. Although a furnace was used for activation in this embodiment, it may be performed using an RTA or a laser. The atmosphere, temperature, and time of the activation are not limited to the above. The interlayer insulating film 1111a may not be provided as long as the gate electrode 1105 is activated in an atmosphere not oxidized, such as activation by furnace or RTA in a low oxygen atmosphere. In addition, even when activation is performed by a laser, the interlayer insulation film 1111a may not be provided. In addition to the silicon oxide film, a material other than the silicon oxide film may be used as long as it is resistant to the activation temperature, prevents oxidation of the gate electrode 1105 during activation, and has good light transmittance.

제 2 층간 절연막(1111b)에는 두께 50∼100nm의 질화 실리콘막을 사용한다. 제 2 층간 절연막(1111b)을 형성한 후, 질소 분위기 내에서 350℃∼420℃의 열처리를 1시간 행한다. 본 실시예에서는 질소 분위기 내에서 열처리를 행하고 있지만, 3∼100%의 수소 분위기 내에서 행하여도 좋다. 또한 열처리 시간은 1시간으로 한정되지 않는다. 제 1 층간 절연막(1111a) 형성 후의 활성화 처리 후에 3∼100%의 수소 분위기 내에서 1시간의 열처리를 행하는 것이라면, 제 2 층간 절연막(1111b)을 형성한 후의 상기 열처리는 없어도 좋다.A silicon nitride film having a thickness of 50 to 100 nm is used for the second interlayer insulating film 1111b. After the second interlayer insulating film 1111b is formed, a heat treatment at 350 ° C to 420 ° C is performed in a nitrogen atmosphere for 1 hour. In the present embodiment, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere, but may be performed in a hydrogen atmosphere of 3 to 100%. In addition, heat processing time is not limited to 1 hour. If the heat treatment is performed for 1 hour in a hydrogen atmosphere of 3 to 100% after the activation treatment after the formation of the first interlayer insulating film 1111a, the heat treatment after forming the second interlayer insulating film 1111b may not be necessary.

제 3 층간 절연막(1111c)에는 두께 0.6∼1.6㎛의 아크릴을 사용한다. 아크릴 이외에 절연성을 가지는 폴리이미드 등의 재료를 사용해도 좋다. 또한 절연성을 가지는 무기막을 사용해도 좋다. 무기막의 두께는 상기 무기막의 비유전율(比誘電率)에 의해서도 다르지만, 통상 1∼3㎛이다.Acrylic having a thickness of 0.6 to 1.6 mu m is used for the third interlayer insulating film 1111c. In addition to acryl, materials, such as polyimide which has insulation, may be used. Moreover, you may use the inorganic membrane which has insulation. Although the thickness of an inorganic film differs also by the dielectric constant of the said inorganic film, it is normally 1-3 micrometers.

제 3 층간 절연막(1111c) 상에 화소 전극(1112)을 형성한다. 화소 전극(1112)은 ITO(Indium Tin Oxide)를 성막한 후, 포토리소그래피 및 에칭에 의해 형성한다. 투명 도전막이라면, ITO 이외에 산화 주석 등을 사용하여도 좋다.The pixel electrode 1112 is formed on the third interlayer insulating film 1111c. The pixel electrode 1112 is formed by photolithography and etching after forming Indium Tin Oxide (ITO). As long as it is a transparent conductive film, you may use tin oxide etc. other than ITO.

화소 전극(1112)을 형성한 후, 고농도 불순물 영역(1108, 1110)과 배선(1113)을 접속하기 위한 콘택트 홀을 포토리소그래피 및 에칭에 의해 형성한다.After the pixel electrode 1112 is formed, contact holes for connecting the heavily doped impurity regions 1108 and 1110 and the wiring 1113 are formed by photolithography and etching.

콘택트 홀을 형성한 후, 배선(1113)을 형성한다. 배선(1113)은 두께가 약 60nm인 제 1 Ti막을 성막한 후, 두께가 약 40nm인 TiN막을 적층 성막하고, 또한 두께가 350nm인 Al-Si(2wt%의 Si를 함유한 Al)막을 적층 성막하고, 마지막으로 제 2 Ti막을 성막한 적층막에 포토리소그래피 및 에칭을 하여 형성한다. 제 1 Ti막에 의해 Al-Si막 내의 Al이 반도체층으로 확산하는 것을 방지하고, 제 2 Ti막에 의해, Al-Si막의 힐록(hillock)을 방지하고 있다. 본 실시예에서는 TiN막을 성막하고 있지만, 상기 Al의 확산 방지 효과를 높이기 위한 것으로, 성막하지 않아도 좋다. 또한 Al-Si 이외에 Al-Ti(Ti를 함유한 Al) 등, 다른 저저항성 도전성막을 이용하여도상관없다.After the contact hole is formed, the wiring 1113 is formed. The wiring 1113 forms a first Ti film having a thickness of about 60 nm, and then forms a TiN film having a thickness of about 40 nm, and further forms an Al-Si (Al containing 2 wt% Si) film having a thickness of 350 nm. Finally, the laminated film on which the second Ti film is formed is formed by photolithography and etching. The first Ti film prevents Al in the Al-Si film from diffusing into the semiconductor layer, and the second Ti film prevents hilllock of the Al-Si film. In the present embodiment, a TiN film is formed. However, the TiN film is formed to enhance the diffusion preventing effect of Al. In addition, other low resistance conductive films such as Al-Ti (Al containing Ti) other than Al-Si may be used.

본 실시예에서는 화소 전극(1112)과 배선(1113)을 적층한 영역을 마련하고, 콘택트 홀 형성을 행하는 일 없이, 화소 전극(1112)과 배선(1113)과의 전기적인 접속을 하고 있다.In this embodiment, an area in which the pixel electrode 1112 and the wiring 1113 are stacked is provided, and the electrical connection between the pixel electrode 1112 and the wiring 1113 is made without forming a contact hole.

이상과 같은 공정을 거쳐, Gate Overlap LDD 구조의 n채널형 TFT 및 Gate Overlap LDD 구조의 p채널형 TFT를 가지는 구동 회로와 화소 TFT 및 보유 용량, 화소 전극을 가지는 화소부를 동일 기판 상에 가지는 TFT 어레이 기판을 제조한다.Through the above steps, a drive circuit having an n-channel TFT having a Gate Overlap LDD structure and a p-channel TFT having a Gate Overlap LDD structure, a TFT array having a pixel TFT and a pixel portion having a storage capacitor and a pixel electrode on the same substrate Prepare the substrate.

이어서 대향 기판의 제조 방법에 관하여 설명한다. 도 12에 도시한 바와 같이 기판(1201) 상에 차광막(1202)을 형성한다. 차광막(1202)은 금속 크롬을 성막하고, 광노광 및 에칭에 의해 형성한다.Next, the manufacturing method of a counter substrate is demonstrated. As shown in FIG. 12, a light shielding film 1202 is formed on the substrate 1201. The light shielding film 1202 forms a metal chromium, and is formed by photoexposure and etching.

차광막(1202) 상에 화소 전극(1205)을 형성한다. 화소 전극(1205)은 투명 도전막인 ITO를 성막하고, 포토리소그래피 및 에칭에 의해 형성한다.The pixel electrode 1205 is formed on the light shielding film 1202. The pixel electrode 1205 forms ITO, which is a transparent conductive film, and is formed by photolithography and etching.

차광막(1202)과 화소 전극(1205) 사이에 컬러 필터(1203)를 설치하는 경우는, 차광막(1202) 상에 목적하는 색의 착색 수지를 스핀 코팅법에 의해 도포하고, 노광 및 현상하여 형성한다. 적(赤), 청(靑), 녹(綠)의 삼색의 컬러 필터(1203a∼1203c)(도시하지 않음) 각각에 대하여 상기 컬러 필터 형성 공정을 반복한다.When the color filter 1203 is provided between the light shielding film 1202 and the pixel electrode 1205, a colored resin of a desired color is applied on the light shielding film 1202 by spin coating, exposed and developed to form it. . The color filter forming process is repeated for each of the color filters 1203a to 1203c (not shown) of three colors of red, blue, and green.

컬러 필터(1203)와 차광층(1202)의 단차를 보충하여 평탄화할 목적으로 보호막(1204)을 형성한다. 보호막(1204)은 컬러 필터의 위에서 아크릴을 도포하여 형성한다. 아크릴 외에 평탄화 가능한 재료를 사용하여도 좋다. 컬러 필터를 설치하지않는 경우는 보호막(1204)이 없어도 좋다. 이상과 같은 공정을 거쳐 대향 기판을 제조한다.The protective film 1204 is formed for the purpose of flattening by supplementing the level difference between the color filter 1203 and the light shielding layer 1202. The protective film 1204 is formed by applying acrylic on the color filter. In addition to acryl, a planarizable material may be used. When the color filter is not provided, the protective film 1204 may not be provided. The counter substrate is manufactured through the above process.

TFT 어레이 기판(1209)과 대향 기판(1210)을 제조하면, 이들 기판을 사용하여 액정 패널(1211)을 제조한다.When the TFT array substrate 1209 and the opposing substrate 1210 are manufactured, the liquid crystal panel 1211 is manufactured using these substrates.

TFT 어레이 기판(1209)의 TFT를 형성한 측과, 대향 기판(1209)의 화소 전극을 형성한 측에 각각 배향막(1208)을 형성한다. 배향막(1208)의 형성은 오프셋 인쇄법을 사용한다. 배향막(1208)의 재료에는 폴리이미드 수지를 사용하지만, 이 외에 폴리아미드계 수지 등을 사용하여도 좋다.The alignment film 1208 is formed on the side where the TFT of the TFT array substrate 1209 is formed and on the side where the pixel electrode of the opposing substrate 1209 is formed, respectively. The formation of the alignment film 1208 uses an offset printing method. Although the polyimide resin is used for the material of the oriented film 1208, polyamide resin etc. may be used besides this.

배향막(1208)을 형성한 TFT 기판과 대향 기판의 배향막을 형성한 측에 러빙 처리를 하여 액정 분자가 어떤 일정한 프리틸트각(pre-tilt angle)을 가지고 배향하도록 한다. 러빙 처리 후. 러빙 처리에 의해 발생한 쓰레기나 러빙 포(布)의 발모(拔毛)를 제거하기 위해 TFT 어레이 기판(1209)과 대향 기판(1210)을 세정한다.The rubbing treatment is performed on the TFT substrate on which the alignment film 1208 is formed and on the side on which the alignment film on the opposite substrate is formed so that the liquid crystal molecules are aligned with a certain pre-tilt angle. After rubbing treatment. The TFT array substrate 1209 and the counter substrate 1210 are cleaned in order to remove hairs generated by the rubbing treatment or hair growth of the rubbing cloth.

대향 기판 측에 시일제(도시하지 않음)를 도포한 후, 대향 기판(1210)을 오븐에서 가열하여 상기 시일제를 가경화(假硬化)시킨다. 가경화 후, 대향 기판의 화소 전극을 형성한 측에 플라스틱 구(球)의 스페이서를 산포한다.After applying a sealing agent (not shown) to the opposing substrate side, the opposing substrate 1210 is heated in an oven to temporarily harden the sealing agent. After the temporary curing, the spacers of plastic spheres are scattered on the side where the pixel electrodes of the opposing substrate are formed.

TFT 어레이 기판(1209)의 TFT를 형성하고 있는 측과 대향 기판(1210)의 화소 전극(1205)을 형성하고 있는 측이 서로 마주보도록 하여, 양 기판을 정밀도 좋게 맞추어 액정 패널(1211)을 제조한다. 시일제 내에는 필러(도시하지 않음)가 혼입되어 있어, 필러와 스페이서에 의해 양 기판을 균일한 간격을 가지고 맞추는 것도 가능하다.The liquid crystal panel 1211 is manufactured by matching the two substrates with high precision so that the side on which the TFT of the TFT array substrate 1209 is formed and the side on which the pixel electrode 1205 of the opposing substrate 1210 are formed to face each other. . A filler (not shown) is mixed in the sealing agent, and both substrates can be aligned at uniform intervals by the filler and the spacer.

맞춰진 기판 중 불필요한 부분을 잘라내어, 원하는 사이즈의 액정 패널(1211) 기판으로 한다. 액정 패널(1211)의 내부에 액정 재료(1206)를 주입한다. 패널 내부 전체에 액정 재료(1206)를 가득 채운 후, 봉지제(도시하지 않음)에 의해 완전히 봉한다.Unnecessary portions of the matched substrate are cut out to form a liquid crystal panel 1211 substrate having a desired size. The liquid crystal material 1206 is injected into the liquid crystal panel 1211. After the entire liquid crystal material 1206 is filled in the inside of the panel, it is completely sealed by an encapsulant (not shown).

도 13은 액정 패널(1211)의 상면도이다. 화소부(1301)의 주변에 주사 신호 구동 회로(1302a)와 화상 신호 구동 회로(1302b)가 설치되어 있다. 이 외에, CPU나 메모리 등의 신호 처리 회로(1302c)를 설치하여도 좋다. 구동 회로는 접속 배선군(1303)에 의해 외부 입출력 단자군(1304)과 접속되어 있다.13 is a top view of the liquid crystal panel 1211. The scan signal driver circuit 1302a and the image signal driver circuit 1302b are provided around the pixel portion 1301. In addition, a signal processing circuit 1302c such as a CPU or a memory may be provided. The drive circuit is connected to the external input / output terminal group 1304 by the connection wiring group 1303.

화소부(1301)에서는 주사 신호 구동 회로(1302a)로부터 연장하는 게이트 배선군과 화소 신호 구동 회로(1302b)로부터 연장하는 데이터 배선군이 매트릭스 형상으로 교차하여 화소를 형성하고, 각 화소에 각각 화소 TFT와 보유 용량, 화소 전극이 형성되어 있다.In the pixel portion 1301, a gate wiring group extending from the scan signal driving circuit 1302a and a data wiring group extending from the pixel signal driving circuit 1302b intersect in a matrix to form pixels, and pixel TFTs are formed in each pixel, respectively. And a storage capacitor and a pixel electrode are formed.

시일제(1305)는, TFT 어레이 기판(1307) 상의 화소부(1301) 및 주사 신호 구동 회로(1302a), 화상 신호 구동 회로(1302b), 신호 처리 회로(1302c)의 외측이며, 또한 외부 입력 단자(1304)보다도 내측의 부분에 형성한다.The sealant 1305 is outside the pixel portion 1301 and the scan signal driving circuit 1302a, the image signal driving circuit 1302b, and the signal processing circuit 1302c on the TFT array substrate 1307, and is an external input terminal. It forms in the part inside (1304).

액정 패널(1211)의 외측에서는 가요성 인쇄 배선판(FPC : Flexible Printed Circuit)(1306)이 외부 입력 단자(1304)에 접속되어 있으며, 접속 배선군(1303)에 의해 각각의 구동 회로에 접속되어 있다. 외부 입력 단자(1304)는 데이터 배선군과 같은 도전성막으로 형성된다. 가요성 인쇄 배선판(1306)은 폴리이미드 등의 유기 수지막에 구리 배선이 형성되어 있으며, 이방성 도전성 접착제로 외부 입력단자(1304)와 접속한다.On the outside of the liquid crystal panel 1211, a flexible printed circuit board (FPC) 1306 is connected to an external input terminal 1304, and is connected to each drive circuit by a connection wiring group 1303. . The external input terminal 1304 is formed of the same conductive film as the data wiring group. The flexible printed wiring board 1306 has copper wiring formed on an organic resin film such as polyimide, and is connected to the external input terminal 1304 with an anisotropic conductive adhesive.

액정 패널(1211)의 대향 기판측에, 대향 기판에 가장 가까운 액정층의 액정 분자의 디렉터 방향과 같은 방향의 직선 편광이 입사되도록 편광판과 위상차판을 장착한다. 또한 패널의 TFT 기판측에 TFT 기판에 가장 가까운 액정층의 액정 분자의 디렉터 방향과 같은 방향의 광이 출사되도록 편광판과 위상차판을 장착한다. 이상과 같은 방법으로, 본 발명의 액정 표시장치를 완성시키는 것이 가능하다.On the opposite substrate side of the liquid crystal panel 1211, a polarizing plate and a retardation plate are mounted so that linearly polarized light in the same direction as the director direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer closest to the opposite substrate is incident. Further, a polarizing plate and a retarder are mounted on the TFT substrate side of the panel so that light in the same direction as the director direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer closest to the TFT substrate is emitted. In the above manner, it is possible to complete the liquid crystal display device of the present invention.

본 발명의 제조 방법에 의하면, 1회의 포토리소그래피 공정만으로, 제 1 층의 마스크 패턴을 제 2 층의 마스크 패턴에 대하여 셀프얼라인으로, 또한 상이형으로 치수가 다른 마스크 패턴으로서 형성할 수 있다. 활성층 상에 있어서의 선폭을 제 1 층의 마스크 패턴에서는 Li, 제 2 층의 마스크 패턴에서는 L'가 되도록 설정하고, 제 2 층의 마스크 패턴을 사용한 이방성 에칭, 제 1 층의 마스크 패턴을 사용한 이방성 에칭을 순차적으로 행하는 것에 의해, 모자 형상의 게이트를 셀프 얼라인으로 형성할 수 있다. 따라서 제조 공정에 있어서 사용하는 레티클 수를 감소하고, Gate Overlap LDD 구조, 및 Loff 영역만을 가지는 TFT의 미세화에 따르는 제조 방법의 복잡화의 문제를 해결할 수 있다.According to the manufacturing method of this invention, the mask pattern of a 1st layer can be formed in self-alignment with respect to the mask pattern of a 2nd layer, and as a mask pattern with a dimension different in a different form only by one photolithography process. The line width on the active layer is set to be Li in the mask pattern of the first layer and L 'in the mask pattern of the second layer, and anisotropic etching using the mask pattern of the second layer, and anisotropy using the mask pattern of the first layer By performing etching sequentially, a hat-shaped gate can be formed in self alignment. Therefore, the number of reticles used in the manufacturing process can be reduced, and the problem of complexity of the manufacturing method accompanying the miniaturization of the TFT having only the gate overlap LDD structure and the Loff region can be solved.

또한 게이트 전극막을 단층막으로 구성하는 경우에도, 두번째 층의 마스크 패턴을 이용한 이방성 에칭에 의해 Lov 영역 상의 게이트막 두께를 정밀 제어하는 것에 의해 모자 형상의 게이트를 형성할 수 있다.Further, even when the gate electrode film is formed of a single layer film, a hat-shaped gate can be formed by precisely controlling the thickness of the gate film on the Lov region by anisotropic etching using the mask pattern of the second layer.

또한 본 발명의 제조 방법에 의하면 도전막을 다른 재질의 2층 구조로 하는것에 의해 제 1 층의 도전막을, 제 2 층의 도전막을 에칭할 때의 에칭 스토퍼로 하는 것이 가능하기 때문에, 도전막을 에칭하는 조건의 선택의 폭을 확대할 수 있다. 그 때문에, 모자 형상의 게이트를 구성하는 제 1 도전막 및 제 2 도전막의 조합을 Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu로부터 선택된 원소, 또는 상기 원소를 주성분으로 하는 합금 재료 등의 중에서 임의로 선택하는 것이 가능하다.In addition, according to the manufacturing method of the present invention, the conductive film of the first layer can be used as an etching stopper when the conductive film of the second layer is etched by making the conductive film have a two-layer structure of different material. We can expand choice of condition. Therefore, the combination of the 1st conductive film and the 2nd conductive film which comprise a hat-shaped gate is arbitrarily selected from the element chosen from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, or the alloy material which has the said element as a main component. It is possible to do

이와 같이 본 발명에서는 제 2 층 게이트 전극은 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막으로 한정되지 않는다는 점에서 종래의 기술에 없는 우수한 효과를 들 수 있는 것이다.As described above, in the present invention, the second layer gate electrode is not limited to an aluminum film or an aluminum alloy film, and thus, an excellent effect that is not available in the prior art is mentioned.

본 발명에 의하면, 텅스텐(W) 등의 고융점 금속을 게이트 재료로서 선택할 수 있기 때문에 불순물의 활성화를 통상의 열처리(550∼800℃)에 의해 행하는 것이 가능하다. 이 때문에 활성화 공정은 이온 주입법에 한정되지 않고, 열 처리 또는 이온 주입법의 후에 열처리를 행하는 것도 가능하다. 또한 고융점 금속을 사용하는 것에 의해 열처리에 의해 전기적으로 활성인 영역의 특성이 열화하는 것을 방지할 수 있다.According to the present invention, since a high melting point metal such as tungsten (W) can be selected as the gate material, activation of impurities can be performed by ordinary heat treatment (550 to 800 ° C). For this reason, the activation step is not limited to the ion implantation method, and heat treatment may be performed after the heat treatment or the ion implantation method. In addition, by using a high melting point metal, it is possible to prevent deterioration of the characteristics of the electrically active region by heat treatment.

본 발명에 의하면, 저항값이 낮은 금속막이나 복합 재료막을 게이트 재료로서 이용할 수 있고, 또한 셀프얼라인 프로세스에 의해 이들 재료의 미세화를 실현할 수 있기 때문에, 미세한 영역의 TFT라 하더라도 회로 동작 속도를 높이고, 최근의 초LSI의 진전에 따르는 고속화에 대응할 수 있다.According to the present invention, since a metal film or a composite material film having a low resistance value can be used as a gate material, and miniaturization of these materials can be realized by a self-aligning process, the circuit operation speed can be increased even with a TFT of a minute region In addition, it is possible to cope with the increase in speed due to the recent progress of ultra-LSI.

또한 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 하드 마스크(제 1 층 마스크 패턴)의 치수보다 레지스트 마스크(제 2 층 마스크 패턴)의 치수를 크게 설정할 수 있기 때문에, 활성층 상에서의 레지스트 마스크의 선폭이 L'가 되어, Li보다도 크게 할 수 있기 때문에, 미세화가 증진된 Gate Overlap LDD 구조, 및 Loff 영역만을 가지는 TFT의 프로세스라 하더라도 활성층 상에서의 레지스트 마스크의 선폭은 미세화되지 않고, 패터닝 마진을 확대할 수 있다. 패터닝 마진의 확대는 기판의 뒤틀림의 영향을 무시할 수 없는 대형 기판을 사용할 경우에, 큰 이점이 된다.In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, since the size of the resist mask (second layer mask pattern) can be set larger than that of the hard mask (first layer mask pattern), the line width of the resist mask on the active layer is increased. L ', so that it can be made larger than Li, even in the process of a gate-overlap LDD structure with enhanced miniaturization and a TFT having only an Loff region, the line width of the resist mask on the active layer is not reduced and the patterning margin can be enlarged. have. The expansion of the patterning margin is a great advantage when using large substrates that cannot ignore the effects of substrate warping.

또한 하드 마스크는 레지스트 마스크를 이용한 습식 에칭 처리에 의해 형성되는 것에 의해, 미세화가 증진된 TFT의 프로세스에서 막두께의 불균일, 에칭 얼룩 발생, 부식, 및 막이 남는 결함 등을 방지할 수 있다.In addition, the hard mask is formed by a wet etching process using a resist mask, thereby preventing irregularities in film thickness, etching spots, corrosion, and defects in which a film remains in the process of TFTs with enhanced micronization.

Claims (4)

반도체막 상에 단층 또는 복수의 층으로 이루어지는 도전막을 형성하고,A conductive film composed of a single layer or a plurality of layers is formed on the semiconductor film, 상기 도전막 상에 하드 마스크층을 형성하고,Forming a hard mask layer on the conductive film, 상기 하드 마스크층 상에 레지스트 마스크를 형성하고,Forming a resist mask on the hard mask layer, 상기 레지스트 마스크를 사용하여 상기 하드 마스크층을 에칭하여, 단부가 상기 레지스트 마스크의 내측에 있는 하드 마스크 패턴을 형성하고,The hard mask layer is etched using the resist mask to form a hard mask pattern having an end portion inside the resist mask, 상기 레지스트 마스크를 사용하여 상기 도전막을 에칭하여, 제 1 형상의 도전층을 형성하고,The conductive film is etched using the resist mask to form a conductive layer of a first shape, 상기 하드 마스크 패턴을 사용하여, 상기 제 1 형상의 도전층의 노출된 부분을 일부 에칭함으로써, 상기 하드 마스크 패턴으로 덮여있는 부분보다 노출된 부분의 두께가 얇은 제 2 형상의 도전층을 형성하고,Partially etching the exposed portion of the first shape conductive layer using the hard mask pattern to form a second conductive layer having a thinner thickness than the portion covered with the hard mask pattern, 상기 제 2 형상의 도전층을 마스크로 하여 상기 반도체막에 불순물을 첨가함으로써, 채널 형성 영역과 그 채널 형성 영역을 사이에 두고 있는 제 1 불순물 영역과 그 제 1 불순물 영역과 상기 채널 형성 영역 사이에 마련된, 상기 제 1 불순물 영역보다도 불순물 농도가 낮은 제 2 불순물 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.By adding an impurity to the semiconductor film using the second shape conductive layer as a mask, the first impurity region sandwiching the channel formation region and the channel formation region and between the first impurity region and the channel formation region. A second impurity region having an impurity concentration lower than that of the first impurity region is provided. 반도체막 상에 제 1 도전막을 형성하고,Forming a first conductive film on the semiconductor film, 상기 제 1 도전막 상에 제 2 도전막을 형성하고,Forming a second conductive film on the first conductive film, 상기 제 2 도전막 상에 하드 마스크층을 형성하고,Forming a hard mask layer on the second conductive film, 상기 하드 마스크층 상에 레지스트 마스크를 형성하고,Forming a resist mask on the hard mask layer, 상기 레지스트 마스크를 사용하여 상기 하드 마스크층을 에칭하여, 단부가 상기 레지스트 마스크 내측에 있는 하드 마스크 패턴을 형성하고,The hard mask layer is etched using the resist mask to form a hard mask pattern having an end portion inside the resist mask, 상기 레지스트 마스크를 사용하여 상기 제 2 도전막 및 상기 제 1 도전막을 에칭하여, 제 1 형상의 도전층을 형성하고,The second conductive film and the first conductive film are etched using the resist mask to form a conductive layer of a first shape, 상기 하드 마스크 패턴을 사용하여, 상기 제 1 형상의 도전층을 형성하는 제 2 도전막을 선택적으로 에칭하여, 제 1 도전막의 단부가 이 제 2 도전막의 단부보다 외측에 위치하는 제 2 형상의 도전층을 형성하고,By using the hard mask pattern, the second conductive film forming the first conductive layer is selectively etched so that the end of the first conductive film is positioned outside the end of the second conductive film. Form the 상기 제 2 형상의 도전층을 사용하여, 상기 반도체막에 상기 제 1 도전막과 중첩되는 제 1 불순물 영역과, 그 제 1 불순물 영역의 외측에 제 2 불순물 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.A first impurity region overlapping the first conductive film and a second impurity region outside the first impurity region are formed in the semiconductor film by using the second shape conductive layer Method of preparation. 반도체막 상에 제 1 도전막을 형성하고,Forming a first conductive film on the semiconductor film, 상기 제 1 도전막 상에 제 2 도전막을 형성하고,Forming a second conductive film on the first conductive film, 상기 제 2 도전막 상에 하드 마스크층을 형성하고,Forming a hard mask layer on the second conductive film, 상기 하드 마스크층 상에 레지스트 마스크를 형성하고,Forming a resist mask on the hard mask layer, 상기 레지스트 마스크를 사용하여 상기 하드 마스크층을 에칭하여, 단부가 상기 레지스트 마스크의 내측에 있는 하드 마스크 패턴을 형성하고,The hard mask layer is etched using the resist mask to form a hard mask pattern having an end portion inside the resist mask, 상기 레지스트 마스크를 사용하여, 상기 제 2 도전막을 에칭하여, 제 1 형상의 도전층을 형성하고,The second conductive film is etched using the resist mask to form a first conductive layer, 상기 제 1 형상의 도전층을 사용하여, 상기 반도체막에 제 1 불순물 영역을 형성하고,A first impurity region is formed in the semiconductor film by using the first shape conductive layer, 상기 하드 마스크 패턴을 사용하여, 상기 제 1 형상의 도전층 및 상기 제 1 도전막을 에칭하여, 제 2 형상의 도전층을 형성하고,By using the hard mask pattern, the first conductive layer and the first conductive layer are etched to form a second conductive layer, 상기 제 2 형상의 도전층을 사용하여 상기 반도체막에 상기 제 1 불순물 영역의 내측에 제 2 불순물 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.A second impurity region is formed inside said first impurity region in said semiconductor film using said second shape conductive layer. 제 1 영역 및 제 2 영역에 반도체막을 형성하고,Forming a semiconductor film in the first region and the second region, 상기 반도체막 상에 제 1 도전막을 형성하고,Forming a first conductive film on the semiconductor film, 상기 제 1 도전막 상에 제 2 도전막을 형성하고,Forming a second conductive film on the first conductive film, 상기 제 2 도전막 상에 하드 마스크층을 형성하고,Forming a hard mask layer on the second conductive film, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역의 상기 하드 마스크층 상에 각각 제 1 및 제 2 레지스트 마스크를 형성하고,Forming first and second resist masks on the hard mask layer in the first region and the second region, respectively, 상기 제 1 및 제 2 레지스트 마스크를 사용하여 상기 하드 마스크층을 에칭하여, 단부가 상기 레지스트 마스크의 내측에 있는 제 1 및 제 2 하드 마스크 패턴을 형성하고,Etching the hard mask layer using the first and second resist masks to form first and second hard mask patterns having end portions inside the resist mask, 상기 제 1 및 제 2 레지스트 마스크를 사용하여 상기 제 2 도전막 및 상기 제 1 도전막을 에칭하고,Etching the second conductive film and the first conductive film using the first and second resist masks; 또한 상기 제 1 영역 및 제 2 영역에 제 1 게이트 전극 및 제 2 게이트 전극을 형성하고,In addition, a first gate electrode and a second gate electrode are formed in the first region and the second region, 상기 제 1 게이트 전극을 사용하여 상기 반도체막에 제 1 도전막과 중첩하는 제 1 저농도 불순물 영역과 그 제 1 저농도 불순물 영역의 외측에 제 1 불순물 영역을 형성하고,Forming a first low concentration impurity region overlapping the first conductive film and a first impurity region outside the first low concentration impurity region in the semiconductor film by using the first gate electrode, 상기 제 2 게이트 전극을 사용하여 상기 반도체막에 제 2 도전막과 중첩하는 제 2 저농도 불순물 영역과, 그 제 2 저농도 불순물 영역의 외측에 제 2 불순물 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.A second low concentration impurity region overlapping the second conductive film and a second impurity region outside the second low concentration impurity region are formed in the semiconductor film by using the second gate electrode; Way.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100817746B1 (en) * 2006-12-07 2008-03-31 한국전자통신연구원 The fabrication process the thin film transistor having multilayer gate metal on plastic substrate and active matrix display device including the thin film transistor
KR100835103B1 (en) * 2004-08-27 2008-06-03 동부일렉트로닉스 주식회사 Manufacturing method of semiconductor device

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI273637B (en) * 2002-05-17 2007-02-11 Semiconductor Energy Lab Manufacturing method of semiconductor device
US6841475B1 (en) * 2003-11-21 2005-01-11 Au Optronics Corporation Method for fabricating thin film transistors
TWI366218B (en) * 2004-06-01 2012-06-11 Semiconductor Energy Lab Method for manufacturing semiconductor device
US20060024870A1 (en) * 2004-07-27 2006-02-02 Wen-Chun Wang Manufacturing method for low temperature polycrystalline silicon cell
US7622338B2 (en) * 2004-08-31 2009-11-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
US7732248B2 (en) 2004-08-31 2010-06-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method of semiconductor device
US7977253B2 (en) * 2004-08-31 2011-07-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method of semiconductor device
KR101061850B1 (en) * 2004-09-08 2011-09-02 삼성전자주식회사 Thin film transistor array panel and manufacturing method thereof
TWI382455B (en) * 2004-11-04 2013-01-11 Semiconductor Energy Lab Semiconductor device and method for manufacturing the same
US20060199082A1 (en) * 2005-03-01 2006-09-07 International Business Machines Corporation Mask repair
TWI316295B (en) * 2006-05-17 2009-10-21 Au Optronics Corp Thin film transistor
CN101427608B (en) * 2006-06-09 2013-03-27 株式会社半导体能源研究所 Method for manufacturing semiconductor device
US7981755B2 (en) * 2007-10-25 2011-07-19 International Business Machines Corporation Self aligned ring electrodes
US8357617B2 (en) * 2008-08-22 2013-01-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of patterning a metal gate of semiconductor device
TWI383505B (en) * 2008-11-28 2013-01-21 Chunghwa Picture Tubes Ltd Thin film transistor and fabricating method thereof
US20110287593A1 (en) * 2010-05-20 2011-11-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for forming semiconductor film and method for manufacturing semiconductor device
USRE46464E1 (en) 2010-12-14 2017-07-04 Lam Research Corporation Method for forming stair-step structures
US8329051B2 (en) 2010-12-14 2012-12-11 Lam Research Corporation Method for forming stair-step structures
US8535549B2 (en) * 2010-12-14 2013-09-17 Lam Research Corporation Method for forming stair-step structures
CN102969232B (en) * 2011-09-01 2015-01-14 中国科学院微电子研究所 Manufacture method of false gate of back gate process
US8541296B2 (en) * 2011-09-01 2013-09-24 The Institute of Microelectronics Chinese Academy of Science Method of manufacturing dummy gates in gate last process
US9657594B2 (en) 2013-03-12 2017-05-23 Rolls-Royce Corporation Gas turbine engine, machine and self-aligning foil bearing system
US9673057B2 (en) 2015-03-23 2017-06-06 Lam Research Corporation Method for forming stair-step structures
US9741563B2 (en) 2016-01-27 2017-08-22 Lam Research Corporation Hybrid stair-step etch
CN110112099A (en) * 2019-04-08 2019-08-09 深圳市华星光电技术有限公司 The method for making LTPS TFT substrate

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3086579B2 (en) 1993-12-28 2000-09-11 シャープ株式会社 Method for manufacturing thin film transistor
JP3377853B2 (en) 1994-03-23 2003-02-17 ティーディーケイ株式会社 Method for manufacturing thin film transistor
TW418539B (en) * 1998-05-29 2001-01-11 Samsung Electronics Co Ltd A method for forming TFT in liquid crystal display
JP2000349297A (en) 1999-03-10 2000-12-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Thin film transistor, panel and manufacture thereof
JP2002094074A (en) 2000-09-14 2002-03-29 Crystage Co Ltd Method for manufacturing thin-film semiconductor device
US6387820B1 (en) * 2000-09-19 2002-05-14 Advanced Micro Devices, Inc. BC13/AR chemistry for metal overetching on a high density plasma etcher
JP4730491B2 (en) 2000-12-27 2011-07-20 日油株式会社 Method for deodorizing polyalkylene glycol derivatives
TWI273637B (en) * 2002-05-17 2007-02-11 Semiconductor Energy Lab Manufacturing method of semiconductor device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100835103B1 (en) * 2004-08-27 2008-06-03 동부일렉트로닉스 주식회사 Manufacturing method of semiconductor device
KR100817746B1 (en) * 2006-12-07 2008-03-31 한국전자통신연구원 The fabrication process the thin film transistor having multilayer gate metal on plastic substrate and active matrix display device including the thin film transistor
US7642143B2 (en) 2006-12-07 2010-01-05 Electronics And Telecommunications Research Institute Method of fabricating thin film transistor having multilayer structure and active matrix display device including the thin film transistor

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Publication number Publication date
US20050095772A1 (en) 2005-05-05
KR100998287B1 (en) 2010-12-03
US6833327B2 (en) 2004-12-21
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TW200402087A (en) 2004-02-01

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